综述：气凝胶材料阻燃性能的最新研究进展

（编辑推荐）本综述系统梳理了无机、有机及有机-无机复合气凝胶在阻燃（flame retardancy）与隔热（thermal insulation）领域的研究进展，重点解析了其纳米多孔结构（porosity 80%-99.8%）、低导热系数（0.015-0.030 W·m−1·K−1）和协同阻燃机制，为开发"轻量化-高效-安全"材料提供理论支撑，并展望了极端环境适应性等未来挑战。

Abstract
气凝胶作为新型纳米多孔材料，凭借其高度分散的固体结构和独特性能引发广泛关注。按成分可分为无机气凝胶（如硅基、金属氧化物）、有机气凝胶（如聚合物基、生物质衍生）及有机-无机复合气凝胶三大类。历经数十年发展，这些材料在阻燃性、机械性能和吸附性能等方面显著提升。本文聚焦三类气凝胶的阻燃与隔热研究现状，特别探讨其阻燃机制与力学性能的平衡策略，并剖析工程应用中的核心挑战。

Introduction
工业化和城市化进程中，传统石油基隔热材料（如聚氨酯泡沫LOI<25%）因高可燃性和有毒气体释放面临淘汰，而无机材料（如岩棉导热系数0.04-0.07 W·m⁻¹·K⁻¹）又受限于高密度（>100 kg·m⁻³）和吸水性。气凝胶以超低密度（0.003-0.200 g·cm⁻³）、高比表面积（500-1500 m²·g⁻¹）和卓越隔热性能（比泡沫材料效率高2-5倍）成为理想替代品。自Kistler1931年首创超临界干燥技术以来，材料体系持续拓展至电磁屏蔽、海水淡化等多领域应用。

Inorganic aerogel
硅基气凝胶通过磷-氮系阻燃剂（phosphorus-nitrogen flame retardants）和硅烷改性实现阻燃增强，但纳米填料易团聚影响性能。金属氧化物气凝胶借助溶胶-凝胶法（sol-gel）结合超临界干燥，形成纳米分支结构以提升热稳定性。

Organic aerogel
1989年Pekala团队制备的间苯二酚-甲醛（RF）气凝胶开创有机体系，其延展性和低导热性突出。通过构建高交联结构和引入石墨烯（graphene）、纳米粘土（nanoclay）等填料，可协同改善热稳定性与机械强度。

Organic-inorganic composite aerogel
该体系兼具有机相韧性与无机相阻燃性，如硅烷改性纤维素复合气凝胶通过多尺度协同设计，实现LOI>30%且抗压强度提升300%。

Applications
除建筑隔热外，气凝胶在极端环境装备（如航天器防火层）和电子器件热管理（如锂电池隔膜）中展现潜力。

Conclusions
现有气凝胶在>1000°C高温或氧化环境中易结构坍塌，未来需开发多组分复合体系。通过仿生结构设计（如蜘蛛网拓扑）和原位聚合技术，有望突破性能瓶颈。

Key challenges
核心问题包括：极端环境稳定性不足、规模化生产成本高、结构-性能关系框架缺失。解决方案可能涉及人工智能辅助材料筛选和绿色制备工艺开发。