很多人認(rèn)為氣凝膠是最新的科技的產(chǎn)物。事實(shí)上，在1931年，科學(xué)家制造了第一個(gè)氣凝膠。在那個(gè)時(shí)候，加利福尼加州斯托克頓市太平學(xué)院的史蒂文·凱斯特勒最先證明“凝膠”是包含于濕凝膠相同尺寸和形狀的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)狀固體。而證明這一假設(shè)最明顯的方法就是從濕凝膠中除去液體而不損壞其固體成分。
但是通常情況下，這種明顯的方法都會(huì)遇到阻礙，很難實(shí)現(xiàn)。如果濕凝膠可以簡(jiǎn)單的被干燥，則凝膠本身會(huì)收縮，通常只是原始尺寸的一小部分。
并且這種收縮通常伴隨著很嚴(yán)重的裂紋。凱斯勒推測(cè)到，凝膠的固體組分是微孔，液體蒸發(fā)的液-氣界面可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的表面張力，填充著微孔結(jié)構(gòu)。
凱斯勒接著發(fā)現(xiàn)了制備氣凝膠的主要的因素：
“顯然，如果一個(gè)人希望生產(chǎn)一種氣凝膠（凱斯勒認(rèn)為是制造“氣凝膠”），他必須用空氣來(lái)替代液體，其中液體的表面不允許在凝膠內(nèi)收縮。如果液體承受的壓強(qiáng)一直大于氣體的壓強(qiáng)，并且溫度升高，它將在臨界溫度轉(zhuǎn)化為氣體，并且不存在任何兩相的時(shí)候。”(S.S.Kistler,J.Phys.Chem.34,52,1932).
凱斯勒研究的第一個(gè)凝膠是通過硅酸鈉水溶液的酸性縮合來(lái)制備的。但是通過講這些凝膠中的水轉(zhuǎn)化為超臨界流體來(lái)制備氣凝膠的嘗試都失敗了。不同于最后留下二氧化硅氣凝膠的制備方法，超臨界水可以再溶解二氧化硅，然后隨著水排出而形成沉淀。當(dāng)時(shí)大家普遍了解水凝膠中的水可以與可混溶的有機(jī)液體進(jìn)行交換。
凱斯勒接著嘗試用水徹底清晰硅膠（從凝膠中出去鹽溶液），然后用酒精替換水。通過將醇轉(zhuǎn)化為超臨界流體并使其溢出，形成了第一個(gè)真正意義上的氣凝膠。凱斯勒的氣凝膠也非常的類似于如今我們制備的二氧化硅氣凝膠。
它們是透明的，低密度和高度多孔的材料，這極大的刺激了學(xué)術(shù)界的興趣。在接下來(lái)的幾年里，凱斯勒全面地表征了二氧化硅氣凝膠，并從許多其他材料制備了氣凝膠，這些材料包括氧化鋁、氧化鎢、氧化鐵、氧化錫、酒石酸鎳，纖維素、硝酸纖維素、明膠、瓊脂、蛋清和橡膠。
幾年后，凱斯勒離開了太平洋學(xué)院，并任職于孟山都公司，此后，孟山都公司便開始營(yíng)銷一種簡(jiǎn)稱為“氣凝膠”的產(chǎn)品。孟山都的氣凝膠是顆粒狀的二氧化硅材料，關(guān)于制造這種材料的加工條件知之甚少，但是人們普遍認(rèn)為其生產(chǎn)符合凱斯勒的程序。
孟山都的氣凝膠被用作化妝品和牙膏中的添加劑或觸變劑。在接下來(lái)的三十年間，氣凝膠的研究工作幾乎沒有任何進(jìn)展。最終，在二十世紀(jì)六十年代，廉價(jià)的“熱解”二氧化硅的開發(fā)削弱了氣凝膠市場(chǎng)，孟山都就停產(chǎn)了。
在20世紀(jì)70年代后期，法國(guó)政府接觸了克萊德·伯納德大學(xué)的Stanislaus Teichner，里昂尋求在多孔材料中存儲(chǔ)氫氣和火箭燃料的方法。在氣凝膠領(lǐng)域的研究人員之間傳遞了關(guān)于接下來(lái)發(fā)生的事情的傳奇。
Teichner為其研究生任命了一個(gè)為此應(yīng)用準(zhǔn)備和研究氣凝膠的任務(wù)。然而，使用凱斯勒的方法，其中包括兩個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的溶劑交換步驟，他們的第一個(gè)氣凝膠需要幾周才能準(zhǔn)備。
然后凱斯勒通知他的學(xué)生，他們需要大量的氣凝膠樣品來(lái)完成他的論文。意識(shí)到這將需要許多年的時(shí)間才能完成，他的學(xué)生們都已神經(jīng)衰弱離開了凱斯勒的實(shí)驗(yàn)室。但是經(jīng)過了短暫的休息，凱斯勒下定決心要去尋找更好的合成過程。
而這則直接導(dǎo)致了氣凝膠科學(xué)的主要進(jìn)展之一，即溶膠-凝膠化學(xué)在二氧化硅氣凝膠制備中的應(yīng)用。該方法將凱斯勒方法中的硅酸鈉用烷氧基硅烷（正四硅酸鈉，TMOS），在甲醇溶液中水解TMOS一個(gè)步驟就能生成凝膠（成為“alcogel”）。
這種方法消除了凱斯勒方法中的兩個(gè)缺陷，即水與醇的交換步驟和凝膠中無(wú)機(jī)鹽的存在。在超臨界醇條件下，干燥這些凝膠能產(chǎn)生高質(zhì)量的二氧化硅氣凝膠。在隨后的幾年里，Teichner團(tuán)隊(duì)和其他人也擴(kuò)大了這種方法來(lái)制備各種金屬氧化物氣凝膠。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)之后，隨著越來(lái)越多的研究人員加入該領(lǐng)域，氣凝膠科學(xué)和技術(shù)的新的發(fā)展如雨后春筍般，一些顯著的成就如下：
在20世紀(jì)80年代初期，粒子物理學(xué)家意識(shí)到二氧化硅氣凝膠將成為生產(chǎn)和檢測(cè)倫科夫輻射的理想媒介。這些輻射實(shí)驗(yàn)需要大塊的透明二氧化硅氣凝膠。研究人員使用TMOS方法，制造了兩個(gè)大的檢測(cè)器。一個(gè)在德國(guó)漢堡的德意志電梯同步加速器（DESY）中的TASSO檢測(cè)器里使用1700升二氧化硅氣凝膠，另一個(gè)在瑞典隆德大學(xué)的CERN中使用1000升的二氧化硅氣凝膠。
使用TMOS方法生產(chǎn)二氧化硅氣凝膠整料的第一個(gè)試驗(yàn)工廠是由瑞典Sjobo的隆德集團(tuán)建立的。該設(shè)備包括一個(gè)3000升的高壓釜，用于處理超臨界甲醇釋放的高溫和高壓（240℃和80個(gè)大氣壓）。然而，1984年高壓釜在生產(chǎn)運(yùn)行過程中發(fā)生泄漏，包含容器的房間迅速充滿甲醇蒸汽，隨后發(fā)生爆炸。幸運(yùn)的是，這次事件沒有死亡，但是設(shè)施也被徹底摧毀，該工廠隨后被重建，并繼續(xù)使用TMOS工藝生產(chǎn)二氧化硅氣凝膠，該廠目前由Airglass公司經(jīng)營(yíng)。
1983年，伯克利實(shí)驗(yàn)室的Arlon Hunt和微結(jié)構(gòu)材料集團(tuán)發(fā)現(xiàn)，非常毒的化合物TMOS可以用一種更安全的試劑原硅酸四乙酯（TEOS）替代，而且也不會(huì)降低生產(chǎn)的氣凝膠質(zhì)量。
與此同時(shí)，微結(jié)構(gòu)材料集團(tuán)也發(fā)現(xiàn)，在超臨界干燥之前，凝膠內(nèi)的醇可以被液態(tài)二氧化碳替代，并且不損害氣凝膠本身。而這也顯著提高了生產(chǎn)制備的安全性，因?yàn)槎趸迹?1℃和1050磅/平方英寸）的臨界點(diǎn)比甲醇臨界點(diǎn)（240℃和1600磅/平方英尺）低得多的條件下發(fā)生。此外，二氧化碳不會(huì)像酒精一樣造成爆炸危險(xiǎn)。該方法用于制造TEOS透明的二氧化硅氣凝膠磚。
德國(guó)的BASF同開發(fā)了從硅酸鈉制備二氧化硅氣凝膠珠的二氧化碳替代方法。這種材料直到1996年才正式生產(chǎn)，并以“BASOGEL”銷售。
1985年，Jochen Fricke教授在德國(guó)維爾茨堡組織了第一屆國(guó)際氣凝膠研討會(huì)，此次會(huì)議由來(lái)自世界各地的研究人員提交了25篇論文，隨后的國(guó)際安全管理協(xié)定于1988年（法國(guó)蒙波利埃），1991年（維爾茨堡）和1994年（美國(guó)加利福尼亞州伯克利）舉行。第四屆的ISA協(xié)定共150人出席，10份受邀論文，51篇論文和35篇海報(bào)演講。而第五屆ISA最近又在蒙特利埃舉行，有近200名的與會(huì)人員。
20世紀(jì)80年代后期，勞倫斯利佛莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的研究人員Larry Hrubesh主導(dǎo)制備了世界上最低密度的二氧化硅氣凝膠（也稱為最低密度的固體材料）。該氣凝膠的密度僅為0.003g/cm3，僅為空氣的三倍。
此后，LLKL的Rick Pekala也將用于制備無(wú)機(jī)氣凝膠的技術(shù)擴(kuò)展到制備有機(jī)聚合物氣凝膠中，，這些包括間苯二酚-甲醛，三聚氰胺-甲醛氣凝膠，他們將間苯二酚-甲醛氣凝膠熱解，得到純碳?xì)饽z，這開創(chuàng)了一個(gè)全新的氣凝膠研究領(lǐng)域。
Thermaxlux L.P.于1989年由Arlon Hunt等人在加利福尼亞州里士滿市創(chuàng)立。Thermalux公司運(yùn)行一臺(tái)300升高壓釜，用二氧化碳替代TEOS生產(chǎn)二氧化硅氣凝膠整料。Thermalux制備了大量的氣凝膠，但不幸的是，1992年其停止了運(yùn)行。
在噴漆推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室制備的硅膠氣凝膠，已經(jīng)應(yīng)用在多個(gè)航天飛機(jī)上。在這些飛行器中，主要使用非常低密度的氣凝膠來(lái)收集和帶回高速宇宙中的塵埃樣品。
新墨西哥大學(xué)的研究人員C.Jeff Brinker和Doug Smith以及其他機(jī)構(gòu)的研究人員越來(lái)越成功地通過在干燥前對(duì)凝膠表面進(jìn)行化學(xué)改性來(lái)消除氣凝膠生產(chǎn)中使用的超臨界干燥技術(shù)，這項(xiàng)工作導(dǎo)致了Nanopore公司的成立，并將低成本的氣凝膠商業(yè)化。
1992年，德國(guó)法蘭克福的Hoechst公司也開始了低成本粒狀氣凝膠的生產(chǎn)。
加利福尼亞州薩克拉門托的Aerojet公司與伯克利實(shí)驗(yàn)室。LLNL等開展了合作項(xiàng)目，并于1994年將二氧化碳替代工藝用于氣凝膠商業(yè)化。Aerojet公司獲得了先前由Thermalux經(jīng)營(yíng)的300升的高壓釜，并用于生產(chǎn)各種形式的二氧化硅，間苯二酚甲醛和碳?xì)饽z。但是，這個(gè)方案也在1996年被放棄了。
隨著研發(fā)投入的增加，氣凝膠技術(shù)和應(yīng)用在近年來(lái)獲得了常遠(yuǎn)的進(jìn)步和發(fā)展。目前氣凝膠越來(lái)越被民用所接受，其作用價(jià)值日益廣泛。
