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作为一种新型低密度多孔固体材料,SiO2气凝胶已被世界各行业广泛关注。SiO2气凝胶具有优异的性质,如隔热、声阻、吸附等。目前,SiO2气凝胶在保温节能、航空航天、催化剂载体等领域得到一定程度的应用。本论文以降低SiO2气凝胶生产成本为目的,分别以廉价的废硅粉和酸性硅溶胶为原料,经过老化、溶剂的替换与改性等工艺过程,在常压条件下制得了二氧化硅气凝胶。研究了制备工艺对气凝胶结构和性质的影响,分析探讨了相关机理。将气凝胶分别与石英纤维毡和岩棉板复合,制备了纤维/气凝胶复合材料,研究了复合材料的导热系数、线收缩率等重要性质。以工业废硅粉为原料制备气凝胶。氢氧化钠用量的增加导致硅粉反应速率的增加以及硅粉转化率的增加,但为了方便后期除Na+,确定反应物硅粉:Na OH:H2O的质量比为5:1:40,最佳反应温度70°C。用阳离子交换树脂去除溶胶中的钠离子,当交换时间在8h到12h之间钠离子含量下降最明显。随HNO3浓度的增加,凝胶时间呈现出先减小后增大的趋势。当HNO3浓度为1.4mol/L时,凝胶时间最短,最佳水浴温度为80°C。当老化时间为4d,温度为55°C时,气凝胶的微观结构更加均匀,性能相对优异。选取正己烷为替换溶剂,三甲基氯硅烷（TMCS）为改性溶剂。当无水乙醇（Et OH）:正己烷:TMCS体积比为10:10:1时,气凝胶多孔结构更为合理,颗粒大小更为均匀,替换与改性最佳时间为4d。在400°C以下,气凝胶保持较好的疏水性;温度在400°C-500°C时,疏水性失效;在常温下疏水性保持时间较长。在250°C-300°C之间,气凝胶失重最为明显,失重量大约为1.8%。较宽的放热峰出现在350°C-550°C之间,这主要是因为-CH3基团的氧化。300°C热处理能一定程度上提高气凝胶的比表面积等性质;当热处理温度超过700°C时,气凝胶的密度呈直线上升;热处理温度为900°C时,气凝胶的比表面积降到200m2/g以下,颗粒聚集明显,基本失去多孔结构。以酸性硅溶胶为原料制备气凝胶。当氨水浓度从0.2mol/L逐渐增加到0.6mol/L时,凝胶时间先减小后增加;当氨水浓度为0.4mol/L时凝胶时间最短。气凝胶的凝胶时间和微观结构受p H值和水浴温度影响。p H为6.5,水浴温度为80°C为最佳凝胶条件,此时,气凝胶骨架结构更为均匀。用20%硅溶胶制备的气凝胶具有相对较好的成块性,三维骨架结构相对明显,颗粒大小和孔径尺寸较为均匀。气凝胶的结构和性质受干燥机制影响,梯度升温干燥得到的气凝胶比恒温干燥得到的气凝胶性能更为优异。300°C热处理能一定程度上改善气凝胶的性能;900°C热处理后气凝胶的结构遭到破坏。在常温下,石英纤维/气凝胶复合材料的导热系数低于0.02W/m·K,是石英纤维毡导热系数的一半。当温度为600°C时,石英纤维/气凝胶复合材料的导热系数在0.045W/m·K左右。经600°C热处理后,气凝胶的微观结构明显变差。石英纤维/气凝胶复合材料的线收缩率为-1.55%,密度为0.53g/cm3。当热处理温度在450°C以下时,石英纤维/气凝胶复合材料的抗压强度在2.91MPa以上,抗折强度在0.56MPa以上。在常温下,岩棉/气凝胶复合材料的导热系数在0.015W/m·K左右。经600°C热处理后,岩棉/气凝胶复合材料的导热系数低于0.04W/m·K,线收缩率为-1.51%,密度为0.55g/cm3。热处理在400°C以下,岩棉/气凝胶复合材料的强度没有很大的差别,抗压强度在1.83MPa以上,抗折强度在0.36MPa以上。