CN116102022A - 一种形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法及应用 - Google Patents

一种形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法及应用。所述装配方法为：通过对形状自适应性气凝胶施加力学作用预变形，使气凝胶的尺寸小于待装配限域空间的尺寸，然后将预变形的气凝胶放入到限域空间中，最后采用热刺激使气凝胶的形态进行按需重构，从而紧密牢固贴合在待装配部位。本发明的限域空间装配方法具有操作简单、可实施性强，非常适用于在狭窄缝隙、复杂型面、不规则形状、结构内部等施工困难处进行气凝胶材料快速装配，而且同样适用于结构脆弱、无法进行机加的功能型气凝胶材料的高效装配。本发明所述装配方法在航空航天、国防军事、高能物理、建筑、工业等领域具有广阔的应用前景，将极大推动气凝胶材料的实际应用进程。

Description

一种形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法及应用
技术领域
本发明属于纳米多孔材料技术领域，涉及一种形状自适应气凝胶材料的装配方法，尤其涉及一种形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法及应用。
背景技术
气凝胶是一类由纳米颗粒组成的三维纳米多孔结构材料，这一结构使其具有低密度、高孔隙率、高比表面积等特点以及随之而来的低热导率、低介电常数和低声传播速率等优异性能，在航空航天、空间探测、阻燃隔热、建筑、工业等领域具有广阔的应用前景。当前，具有各种功能特性、各种更优化性能指标的气凝胶材料已被广泛制备出来，然而，在最终使用前存在一个无法忽视的实际问题，气凝胶材料往往需要在限域空间下(如狭窄缝隙、复杂型面、不规则形状、固定框架等处)装配好，才能投入使用。尤其是，在气凝胶材料进行工程化应用时，为了提高构件批量化制备效率，往往采用模块化装配策略，即先将各种框架结构批量制作出来，然后再将气凝胶材料填充进去。
当前的主流方法是根据待装配框架结构的尺寸要求，对气凝胶材料进行机械加工，得到尺寸匹配的气凝胶填充体进行装配，但是仍然存在以下问题：(1)加工的精度控制困难，需要费时费力的复杂加工工艺，且型面贴合度相对较差；(2)某些气凝胶材料力学强度较弱，无法进行机加；(3)某些待装配区域在整体装置内部，由于操作空间过小过深，气凝胶填充体难以精准放入指定位置。自适应智能材料是一种完备的智能体系，它不仅能接受和响应外部的信息，而且能自动改变自身状态，以适应外部环境变化。形状记忆材料就是一种具有形状自回复功能的智能材料，无论将该材料进行压缩、拉伸或弯曲成何种复杂形状，只要一经加热，又能回复到原来的初始形状，利用这一原理，形状记忆合金材料可以使大型钢管间的结合更加精密和牢固。形状记忆气凝胶材料由于其智能化、轻质、多功能特性，近年来开始引起了人们的关注。
中国专利申请CN108212032A报道了一种双酚A型环氧树脂形状记忆气凝胶材料的制备，中国专利申请CN110229307A报道了一种HEC/CNC/聚多异氰酸酯形状记忆气凝胶的制备，中国专利申请CN112844255A报道了一种基于聚乙烯醇的形状记忆气凝胶智能材料体系的制备，这些形状记忆气凝胶在高分子玻璃化转换温度以上施加力学作用会发生变形，待冷却后移除力学作用，此形变能暂时保存下来，一旦再次升温到玻璃化转换温度以上，形状能恢复到起始状态。然而，这些报道的形状记忆材料存在以下问题(1)耐温性差，有氧环境不超过250℃，限制了在高温下的应用；(2)形变方式复杂，加热后才能施压形变，保压下冷却后才能卸压；(3)恢复程度可控性不理想，玻璃化转变温度以上就完全恢复，无法通过控制温度实行形变恢复的控制；(4)更严重的是，尚未提供在限域空间下进行自适应性材料装配的工艺方案。
因此，亟需提供一种利用形状自适应性气凝胶材料在狭窄缝隙、复杂型面、不规则形状、固定框架等限域空间下能快速高效紧密贴合的装配方法，进一步推动气凝胶材料的实际应用进程。
发明内容
为了解决现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法及应用。本发明提供的装配方法具有操作简单、可实施性强，非常适用于在狭窄缝隙、复杂型面、不规则形状、结构内部等施工困难处进行气凝胶材料快速装配，而且同样适用于结构脆弱、无法进行机加的气凝胶材料的高效装配。本发明所述装配方法在航空航天、国防军事、高能物理、建筑、工业等领域具有广阔的应用前景，将极大推动气凝胶材料的实际应用进程。
本发明在第一方面提供了一种形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法，所述装配方法包括如下步骤：
(1)通过对待装配的限域空间和形状自适应气凝胶材料进行对比分析，确定形状自适应气凝胶材料的变形量；
(2)按照确定的变形量对形状自适应气凝胶材料进行预变形，得到尺寸小于待装配的限域空间的尺寸的预变形气凝胶材料；
(3)将预变形气凝胶材料放入待装配的限域空间的内部，然后通过热刺激的方式驱动预变形气凝胶材料发生形状恢复，从而使形状自适应气凝胶材料装配在限域空间中。
优选地，所述形状自适应气凝胶材料为具有形状记忆功能的氧化硅气凝胶材料、氧化铝气凝胶材料、氧化锆气凝胶材料或氧化钛气凝胶材料；所述形状自适应气凝胶材料具有由纳米颗粒连续串接而成的类纤维结构；所述形状自适应气凝胶材料的密度为0.004～0.025g/cm3；所述形状自适应气凝胶材料的预变形方式为：在室温下对形状自适应气凝胶材料进行力学作用；所述形状自适应气凝胶材料的变形量为1％～95％；所述形状自适应气凝胶材料的形状恢复程度根据热刺激温度高度可控；所述形状自适应气凝胶材料的形状恢复率为30％～100％；和/或所述形状自适应性气凝胶材料具有耐高温、光学透明、高隔热的特点。
优选地，在步骤(1)中：通过目视法、直尺测量法、光学拍照法、红外成像法或计算机断层扫描法对待装配的限域空间和形状自适应气凝胶材料进行对比分析；和/或所述形状自适应气凝胶材料的变形量为待装配的限域空间的平均尺寸的5％～80％。
优选地，通过万能试验机、机械压机、冲压机、直接手动压缩/拉伸中的任意一种或者多种方式的组合对形状自适应气凝胶材料进行预变形。
优选地，进行预变形的方向为形状自适应气凝胶材料的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向中的一个或者多个。
优选地，所述形状自适应气凝胶材料的预变形方式为：在室温下对形状自适应气凝胶材料进行力学作用；进行力学作用的大小为所述形状自适应气凝胶材料的破裂强度的10％～50％，和/或所述形状自适应气凝胶材料的预变形的速率为1％～20％变形量/分钟。
优选地，在步骤(3)中：所述热刺激的方式为：通过烘箱加热方式对内部放入有预变形气凝胶材料的限域空间进行整体加热，或者通过移动式电热枪加热、红外辐射加热、微波加热中的一种或多种方式对内部放入有预变形气凝胶材料的限域空间进行局部加热。
优选地，所述热刺激的温度为50～800℃；所述热刺激的时间为10min～6h；和/或在通过热刺激的方式驱动预变形气凝胶材料发生形状恢复，从而使形状自适应气凝胶材料装配在限域空间中后，所述形状自适应气凝胶材料与限域空间的型面紧密程度为0.5～10μm。
本发明在第二方面提供了由本发明在第一方面所述的装配方法在狭窄缝隙、复杂型面、不规则形状待装配件、金属框架或结构内部中进行气凝胶材料的装配的应用。
本发明在第三方面提供了由本发明在第一方面所述的装配方法在制备气凝胶夹层玻璃中的应用。
本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：
(1)本发明采用的形状自适应气凝胶材料是具有形状记忆功能的氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛等无机气凝胶材料，微观形貌是由纳米颗粒连续串接而成的类纤维结构，且气凝胶材料的密度在0.004～0.025g/cm3；本发明所采用的形状自适应气凝胶材料具有由纳米颗粒连接而成的类纤维形貌，本发明首次发现，由纳米颗粒连接而成的类纤维这一独特形貌，既不同于纳米颗粒堆积的离散结构，也不同于长纳米纤维的连续结构，这种独特的结构一方面使得其不仅克服了常规气凝胶在压缩过程的易碎问题，能在室温下进行力学作用即可实现大形变，也使其在撤力后不会立刻回弹回去，而能以临时变形的形状稳定存在，得到预变形气凝胶材料；另一方面使得弹性类纤维在压缩过程中可以将能量存储起来，并在加热刺激后释放能量，使预变形气凝胶材料的形状发生恢复。本发明意外发现具有由纳米颗粒连接而成的类纤维这一独特形貌的气凝胶材料能够赋予气凝胶的形状记忆功能特性(形状自适应特性)，并首次提供了利用该类形状自适应性气凝胶材料在狭窄缝隙、复杂型面、不规则形状、固定框架等限域空间下能快速高效紧密贴合的装配方法，进一步推动了气凝胶材料的实际应用进程。
(2)本发明采用的形状自适应气凝胶材料与现有其它技术制备的气凝胶材料相比，本发明的形状自适应气凝胶材料具有耐高温、形变量大、形变过程简单、形变恢复程度高度可控、光学透明、高隔热等优点。
(3)本发明提供的形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法，是通过对气凝胶进行力学作用达到一定程度的预变形，使气凝胶的尺寸小于待装配的限域空间的尺寸，然后将预变形的气凝胶放入到限域空间中，最后采用不同温度的热刺激使气凝胶的形态进行按需重构，从而紧密贴合在待装配部位。
(4)本发明提供的形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法，具有操作简单、可实施性强的优点，非常适用于在狭窄缝隙、复杂型面、不规则形状、结构内部等施工困难处进行气凝胶材料的装配，所得型面贴合紧密牢固，将极大推动气凝胶材料的实际应用进程。
(5)本发明提供的形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法，也同样适用于结构脆弱、无法进行机加的气凝胶材料(例如结构脆弱、无法进行机加的功能型气凝胶材料)在限域空间上的装配，且尤为适合在批量制备工艺中提高装配效率，例如将本发明中的装配方法应用在气凝胶夹层玻璃的批量制备中，在节能减排领域将做出巨大贡献。
附图说明
图1是本发明的形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法的过程示意图。
图2是本发明实施例1中的形状自适应气凝胶材料无法直接装配到金属框架中的装配过程展示图。
图3是本发明实施例1中的形状自适应气凝胶材料利用本发明所述装配方法装配到金属框架中的装配过程展示图。
图4是本发明实施例1涉及的形状自适应气凝胶材料的扫描电镜图。
图5是本发明实施例1涉及的形状自适应气凝胶材料的透射电镜图。
图6是本发明实施例2所述的装配方法在模块化制备气凝胶夹层玻璃中的应用的效果展示图。图中，(a)至(c)中左侧俯视图分别对应实施例2中涉及的形状自适应透明二氧化硅气凝胶材料在预变形前、预变形后以及热刺激形状恢复后的俯视图；(a)至(c)中右侧侧视图分别对应为铝合金/透明玻璃中空框架侧视图、预装配后的铝合金/透明玻璃中空框架+预变形二氧化硅气凝胶材料侧视图、气凝胶夹层玻璃侧视图。
图7是本发明实施例3涉及的形状自适应气凝胶材料的扫描电镜图。
图8是本发明实施例3涉及的形状自适应气凝胶材料的透射电镜图。
图9是本发明实施例3涉及的形状自适应气凝胶材料在压缩变形和驱动恢复形状的形状记忆过程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法，是通过对形状自适应气凝胶材料进行力学作用达到一定程度的预变形，使气凝胶的尺寸小于待装配的限域空间的尺寸，然后将预变形的气凝胶材料放入到限域空间中，最后采用不同温度的热刺激使气凝胶的形态进行形状恢复与按需重构，从而紧密牢固贴合在待装配的限域空间中。
本发明在第一方面提供了一种形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法，所述装配方法包括如下步骤：
(1)通过对待装配的限域空间和形状自适应气凝胶材料进行对比分析，确定形状自适应气凝胶材料的变形量；具体地，通过各种方式观测待装配的限域空间和形状自适应气凝胶材料的形貌，进行对比分析，确定形状自适应气凝胶材料的变形量；本发明对所述形状自适应气凝胶材料没有特别的要求，优选的是，本发明采用的形状自适应气凝胶材料(也记作形状自适应性气凝胶)是具有形状记忆功能的氧化硅(二氧化硅)气凝胶材料、氧化铝气凝胶材料、氧化锆气凝胶材料、氧化钛气凝胶材料等无机气凝胶材料；优选的是，本发明中的所述形状自适应气凝胶材料是微观形貌具有由纳米颗粒连续串接(连接)而成的类纤维结构的一类气凝胶材料，且所述形状自适应气凝胶材料的密度优选为0.004～0.025g/cm3；本发明首次发现，由纳米颗粒连接而成的类纤维这一独特形貌，既不同于纳米颗粒堆积的离散结构，也不同于长纳米纤维的连续结构，这种独特的结构一方面使得其不仅克服了常规气凝胶在压缩过程的易碎问题，能在室温下进行力学作用即可实现大形变，也使其在撤力后不会立刻回弹回去，而能以临时变形的形状稳定存在，得到预变形气凝胶材料；另一方面使得弹性类纤维在压缩过程中可以将能量存储起来，并在加热刺激后释放能量，使预变形气凝胶材料的形状发生恢复；本发明首次提供了利用该类形状自适应性气凝胶材料在狭窄缝隙、复杂型面、不规则形状、固定框架等限域空间下能快速高效紧密贴合的装配方法；且本发明采用的该类形状自适应性气凝胶材料相比现有技术中报道的形状记忆气凝胶材料，具有耐高温、形变量大、形变过程简单(在室温下进行压力作用，室温下卸压后即可保持气凝胶材料的临时变形状态，得到预变形气凝材料)、形变恢复程度高度可控、光学透明、高隔热等特点；且本发明采用的该类形状自适应性气凝胶材料的形变恢复温度在50～800℃非常宽的范围内可调，这完全不同于目前报道的形状记忆材料其恢复温度强烈依赖于玻璃化转变温度或相变温度，具有更好的适用性。
(2)按照确定的变形量对形状自适应气凝胶材料进行预变形，得到尺寸小于待装配的限域空间的尺寸的预变形气凝胶材料；在本发明中，进行预变形的方式例如为：在形状自适应气凝胶材料的不同方向上进行力学作用以实现形状自适应气凝胶材料在不同方向上的预变形。
(3)将预变形气凝胶材料放入待装配的限域空间的内部，然后通过热刺激的方式驱动预变形气凝胶材料发生形状恢复，从而使形状自适应气凝胶材料装配在限域空间中，实现形状自适应气凝胶材料与限域空间的紧密无缝贴合；在本发明中，将预变形气凝胶材料放入待装配的限域空间的内部，即为将预变形气凝胶材料预装配在限域空间中。
本发明提供的限域空间装配方法具有操作简单、可实施性强，非常适用于在狭窄缝隙、复杂型面、不规则形状、金属框架、结构内部等施工困难处进行气凝胶材料的装配，所得型面贴合紧密牢固，将极大推动气凝胶材料的实际应用进程。
根据一些具体的实施方式，本发明所述的形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法包括如下步骤：
(1)变形量预判：通过各种方式观测待装配限域空间和形状自适应气凝胶材料的形貌，进行对比分析，确定气凝胶材料的变形量。
(2)气凝胶材料预变形：按照预判的变形量对将形状自适应气凝胶材料在不同方向上进行力学作用，得到尺寸相对较小的暂时变形的气凝胶材料(预变形气凝胶材料)；在本发明中，暂时变形的气凝胶材料指的是保持临时形状的预变形气凝胶材料。
(3)驱动紧密贴合：将暂时变形的气凝胶材料放入限域空间内部，然后利用一定方式热刺激驱动预变形气凝胶材料发生形状恢复与重构，从而实现气凝胶材料与限域空间周围框架的紧密无缝贴合。
根据一些优选的实施方式，所述形状自适应气凝胶材料为具有形状记忆功能的氧化硅(二氧化硅)气凝胶材料、氧化铝气凝胶材料、氧化锆气凝胶材料或氧化钛气凝胶材料；所述形状自适应气凝胶材料具有由纳米颗粒连续串接而成的类纤维结构；所述形状自适应气凝胶材料的密度为0.004～0.025g/cm3；所述形状自适应气凝胶材料的预变形方式为：在室温下对形状自适应气凝胶材料进行力学作用；在本发明中，通过对所述形状自适应气凝胶材料在室温下进行力学作用(压力作用)，然后在室温下去除力学作用(卸压)即可使得所述形状自适应气凝胶材料保持临时的形变状态，得到预变形气凝胶材料；所述形状自适应气凝胶材料的变形量为1％～95％；所述形状自适应气凝胶材料的形状恢复程度根据热刺激温度高度可控；所述形状自适应气凝胶材料的形状恢复率为30％～100％；和/或所述形状自适应性气凝胶材料具有耐高温、光学透明、高隔热等特点。
在本发明中，优选的是，所述形状自适应气凝胶材料为形状自适应二氧化硅气凝胶材料，本发明对所述形状自适应二氧化硅气凝胶材料的制备方法没有特别的限定，本发明意外发现只要能在制备过程中，能够使形成的硅溶胶颗粒尺寸小且均匀，这样有利于纳米颗粒堆积不会是三维无序堆积，而是倾向于形成有纳米颗粒连接而成的类纤维形貌，就可以实现具有形状记忆功能的二氧化硅气凝胶的制备，只是不同制备方法获得的形状自适应二氧化硅气凝胶材料的形变量、形变恢复率有所不同。本发明意外发现，二氧化硅气凝胶材料具有由纳米颗粒连接而成的类纤维形貌，赋予了本征不具有形状记忆特性的二氧化硅气凝胶的新性能，即具有形状记忆功能特性；而本发明利用该类具有新性能的形状自适应二氧化硅气凝胶材料装配在限域空间中，也使得装配方法具有操作简单、可实施性强，非常适用于在狭窄缝隙、复杂型面、不规则形状等施工困难处进行气凝胶材料的装配，所得型面贴合紧密牢固，将极大推动气凝胶材料的实际应用进程。
根据一些具体的实施方式，所述形状自适应气凝胶材料为形状自适应二氧化硅气凝胶材料，所述形状自适应二氧化硅气凝胶材料通过如下方法制备而成：
S1、将正硅酸甲酯、甲醇、第一部分氨水和水混合均匀，并经反应，得到硅溶胶；所述正硅酸甲酯、所述甲醇、所述第一部分氨水和所述水的摩尔比为1：(10～50)：(0.0001～0.004)：(2～12)，优选为1:20:0.0005:4；所述反应的时间为10min～12h，优选为2h。
S2、往硅溶胶中加入第二部分氨水，并凝胶反应，得到二氧化硅湿凝胶；所述第二部分氨水的用量与所述硅源前驱体的用量的摩尔比为(0.001～0.04)：1，优选为0.01:1；所述凝胶反应的时间为10～80min，优选为30min；在一些优选的实施例中，所述第一部分氨水的浓度为0.05～0.3mol/L，所述第一部分与所述硅源前驱体的摩尔比为(0.0001～0.004)：1，所述第二部分氨水的浓度为0.5～2mol/L，所述第二部分氨水与所述硅源前驱体的摩尔比为(0.001～0.04)：1；在本发明中，所述第一部分氨水与所述硅源前驱体的摩尔比指的是，所述第一部分氨水中含有的氨(NH3)与所述硅源前驱体的摩尔比，所述第二部分氨水与所述硅源前驱体的摩尔比指的是，所述第二部分氨水中含有的氨(NH3)与所述硅源前驱体的摩尔比；在本发明中，所述第一部分氨水和所述第二部分氨水的用量对于使得本发明所述的形状自适应二氧化硅气凝胶材料具有形状记忆功能具有非常重要的作用，本发明发现，利用催化剂分两步加入的策略，并且第一部分氨水用量少，能够使形成的硅溶胶颗粒尺寸小且均匀，并且表面有少许未反应的有机基团，而第二部分氨水用量多，能够使初级二氧化硅纳米颗粒快速凝胶(凝胶10～80min)，形成纤细骨架(骨架纤细)、均匀孔洞，并且纳米颗粒之间能够堆积(连接)成类纤维状结构，从而可以实现具有形状记忆功能的二氧化硅气凝胶的制备。
S3、将所述二氧化硅湿凝胶依次进行高温老化、疏水处理、溶剂置换和超临界二氧化碳干燥的步骤，制得形状自适应气凝胶材料(形状自适应二氧化硅气凝胶材料)；优选的是，所述老化为：将所述二氧化硅湿凝胶浸泡在有机溶剂(例如乙醇)中在60～80℃(例如80℃)烘箱中进行老化反应24～144h，优选为24h；所述疏水处理为：在含有质量分数为5～15％(例如10％)的疏水试剂的乙醇溶液中进行疏水处理24～48h，优选为24h，所述疏水试剂为三甲基甲氧基硅烷、三乙基甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、三甲基氯硅烷中的一种或多种，优选的是，所述疏水试剂为三甲基甲氧基硅烷；所述溶剂置换在乙醇中进行；优选的是，所述超临界二氧化碳干燥为：将经过溶剂置换后的二氧化硅湿凝胶块体放入超临界干燥釜体中，并用乙醇浸没，然后在低温高压(低温10～20℃，高压10～16MPa)下利用液态二氧化碳把凝胶块体内外的乙醇置换出来(例如置换24～120h)，之后升温到超临界状态(40～50℃，10～16MPa)，并循环一段时间(例如循环12～48h)，最后卸压到大气压并降温到室温，得到形状自适应二氧化硅气凝胶材料(也记作形状记忆二氧化硅气凝胶)。
本发明发现经上述步骤S1、步骤S2和步骤S3的溶胶凝胶化学制得的二氧化硅气凝胶材料具有由纳米颗粒连接而成的类纤维形貌，赋予了本征不具有形状记忆特性的二氧化硅气凝胶的新性能，即具有形状记忆功能特性；虽然，经上述步骤S1、步骤S2和步骤S3制得的二氧化硅气凝胶材料的结构脆弱、无法机加，但本发明发现其特别适用于采用本发明的装配方法实现在限域空间中的装配，本发明中的装配方法解决了结构脆弱、无法进行机加的气凝胶材料无法装配在限域空间中的技术难题，解决了人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题；而本发明利用该类具有新性能的形状自适应二氧化硅气凝胶材料装配在限域空间中，也使得装配方法具有操作简单、可实施性强，非常适用于在狭窄缝隙、复杂型面、不规则形状等施工困难处进行气凝胶材料的装配，所得型面贴合紧密牢固，将极大推动气凝胶材料的实际应用进程。
根据又一些具体的实施方式，所述形状自适应气凝胶材料为形状自适应二氧化硅气凝胶材料，所述形状自适应二氧化硅气凝胶材料通过如下方法制备而成：
(a)将正硅酸甲酯、甲醇、盐酸和水混合均匀，并经高温回流反应和蒸馏处理，得到硅源预水解物；所述正硅酸甲酯、所述甲醇、所述盐酸中含有的HCl和所述水的用量的摩尔比为1：(1～6)：(0.00001～0.001)：(0.5～1.5)，优选为1:2:0.0002:1，本发明发现，在这一配比下，一方面有利于使最终二氧化硅纳米颗粒的尺寸相对较小且均匀，这样纳米颗粒堆积不会是三维无序堆积，而是倾向于形成有纳米颗粒连接而成的类纤维形貌；另一方面，由于硅源只发生部分水解，导致最终的二氧化硅纳米颗粒表面有少量有机基团，颗粒柔韧性相对较好，保证在压缩变形时，颗粒间在发生软滑移和软位错，能把部分力学做功的能量存储起来，这都奠定了获得二氧化硅气凝胶形状记忆的基础；所述高温回流反应的温度为40～120℃，所述高温回流反应的时间为2～48h，优选的是，所述高温回流反应的温度为90℃，所述高温回流反应的时间为20h；本发明对所述蒸馏处理的温度和时间没有特别的要求，只要能够使得甲醇基本完全蒸出即可。
(b)将所述硅源预水解物用有机溶剂进行稀释，得到预水解物稀释液，然后往所述预水解物稀释液中滴加包含有氨水和水的混合溶液进行溶胶凝胶反应，得到湿凝胶；所述有机溶剂由溶剂A和溶剂B组成，所述溶剂A为乙腈、丙酮、四氢呋喃，DMF，二甲亚砜、1,4-二氧六环中的一种或多种，所述溶剂B为乙酸乙酯、乙酸甲酯、氯仿、二氯甲烷中的一种或多种，和/或所述有机溶剂中溶剂A与溶剂B的摩尔比为1：(0.01～0.3)，优选为1:0.05；由本发明步骤(a)中制备的硅源预水解物，是数个硅酯分子发生部分水解部分缩合而形成的寡聚物，本发明利用混合溶剂策略能保证不同分子量的寡聚物发生反应形成纳米颗粒所需的溶剂化参数，有利于使形成的纳米颗粒的尺寸小且均匀，有利于保证硅源预水解物的可控反应，得到目标微观结构；在本发明中，优选的是，所述硅源预水解物中含有的硅、所述有机溶剂、所述氨水中含有的氨(NH3)和所述水的摩尔比为1：(10～400)：(0.001～0.2)：(0.5～4)，优选为1:100:0.05:2。
(c)将所述湿凝胶置于包含有疏水试剂、氨水、水和二甲亚砜的母化液中，然后在高温下同步进行老化和疏水处理，得到改性湿凝胶；所述疏水试剂为三甲基甲氧基硅烷、三乙基甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、三甲基氯硅烷中的一种或多种，优选的是，所述疏水试剂为三甲基甲氧基硅烷；在所述母化液中，所述疏水试剂、所述二甲亚砜、所述氨水中含有的NH3和所述水的摩尔比为1：(100～400)：(0.0005～0.005)：(0.5～8)，优选为1:200:0.002:4；同步进行老化和疏水处理的温度为60～180℃，时间为24～120h，优选的是，同步进行老化和疏水处理的温度为120℃，时间为72h。
(d)将所述改性湿凝胶依次进行溶剂置换和超临界干燥的步骤，制得形状自适应二氧化硅气凝胶材料；优选的是，所述超临界二氧化碳干燥为：将经过溶剂置换后的二氧化硅湿凝胶块体放入超临界干燥釜体中，并用乙醇浸没，然后在低温高压(低温10～20℃，高压10～16MPa)下利用液态二氧化碳把凝胶块体内外的乙醇置换出来(例如置换24～120h)，之后升温到超临界状态(40～50℃，10～16MPa)，并循环一段时间(例如循环12～48h)，最后卸压到大气压并降温到室温，得到形状自适应二氧化硅气凝胶材料(也记作形状记忆二氧化硅气凝胶)。
在上述具体实施方式中，本发明通过合理控制硅源预水解物制备中各原料的配比、步骤(b)中有机溶剂的组成以及湿凝胶制备中各原料的配比以及在合适的母化液中进行老化和疏水处理的操作，通过控制溶胶凝胶化学，精确控制了二氧化硅气凝胶中纳米颗粒尺寸、颗粒堆积方式、孔尺寸、分形结构及骨架表面化学性质等，也使得本发明所制备的二氧化硅气凝胶的微观形貌是具有由纳米颗粒连接而成的类纤维形貌，赋予二氧化硅气凝胶具有形状记忆功能特性；本发明发现，经上述步骤(a)至步骤(d)制得的二氧化硅气凝胶材料利用其新的性能形状记忆特性也特别适用于采用本发明的装配方法实现在限域空间中的装配，而本发明利用该类具有新性能的形状自适应二氧化硅气凝胶材料装配在限域空间中，也使得装配方法具有操作简单、可实施性强，非常适用于在狭窄缝隙、复杂型面、不规则形状等施工困难处进行气凝胶材料的装配，所得型面贴合紧密牢固，将极大推动气凝胶材料的实际应用进程。
根据一些优选的实施方式，在步骤(1)中：通过目视法、直尺测量法、光学拍照法、红外成像法或计算机断层扫描法对待装配的限域空间和形状自适应气凝胶材料进行对比分析；和/或所述形状自适应气凝胶材料的变形量为待装配的限域空间的平均尺寸的5％～80％(例如5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％)，以保证形状自适应气凝胶材料在预变形后能容易放入待装配的限域空间的内部。
根据一些优选的实施方式，通过万能试验机、各种机械压机、冲压机、直接手动压缩/拉伸中的任意一种或者多种方式的组合对形状自适应气凝胶材料进行预变形。
根据一些优选的实施方式，进行预变形的方向为形状自适应气凝胶材料的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向中的一个或者多个；也即进行预变形的方向为形状自适应气凝胶材料的长度方向、宽度方向、高度方向中的一个或者多个。
根据一些优选的实施方式，所述形状自适应气凝胶材料的预变形方式为：在室温下对形状自适应气凝胶材料进行力学作用；进行力学作用的大小为所述形状自适应气凝胶材料的破裂强度的10％～50％(例如10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％)，和/或所述形状记忆气凝胶材料的预变形的速率为1～20％变形量/分钟；在本发明中，预变形的速率为1％～20％变形量/分钟，指的是，每分钟，所述形状自适应气凝胶材料的变形量为步骤(1)确定的变形量的1％～20％。
根据一些优选的实施方式，在步骤(3)中：所述热刺激的方式为：通过烘箱等加热方式对内部放入有预变形气凝胶材料的限域空间进行整体加热，或者通过移动式电热枪加热、红外辐射加热、微波加热中的一种或多种方式对内部放入有预变形气凝胶材料的限域空间进行局部加热；在本发明中，当进行整体加热时，具体地，是将内部放入有预变形气凝胶材料的限域空间样件整体放入到烘箱中进行整体直接加热。
根据一些优选的实施方式，所述热刺激的温度为50～800℃；在本发明中，所述热刺激的处理温度根据周围材质和预形变量可在50～800℃进行选择；所述热刺激的时间为10min～6h(例如10min、30min、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h)；和/或在通过热刺激的方式驱动预变形气凝胶材料发生形状恢复，从而使形状自适应气凝胶材料装配在限域空间中后，所述形状自适应气凝胶材料与限域空间的型面紧密程度为0.5～10μm。在本发明中，所述形状自适应气凝胶材料与限域空间的型面紧密程度(即型面贴合度)为0.5～10μm，指的是，所述形状自适应气凝胶材料形状恢复后，所述形状自适应气凝胶材料与限域空间的周围间隙仅为0.5～10μm。
本发明在第二方面提供了由本发明在第一方面所述的装配方法在狭窄缝隙、复杂型面、不规则形状待装配件、金属框架或结构内部中进行气凝胶材料的装配的应用；具体地，本发明在第二方面提供了由一种形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法而衍生的诸多应用，非常适用于在狭窄缝隙、复杂型面、不规则形状、金属框架、结构内部等施工困难处进行气凝胶材料的装配，所得型面贴合紧密牢固，作为隔热、降噪、致动等功能材料，将在航空航天、国防军事、高能物理、建筑、工业、机器人等领域具有广阔的应用前景。
本发明在第三方面提供了由本发明在第一方面所述的装配方法在制备气凝胶夹层玻璃中的应用；优选的是，本发明在第三方面提供了由本发明在第一方面所述的装配方法在模块化制备气凝胶夹层玻璃中的应用。模块化是一种处理复杂系统分解为更好的可管理模块的方式，在本发明中，模块化制备气凝胶夹层玻璃指的是在制备气凝胶夹层玻璃时，将其分解成了两个模块单独进行：铝合金/透明玻璃中空框架制备和气凝胶制备，两个工序是可以单独分开的，只需要最终将气凝胶与铝合金/透明玻璃中空框架统一装配就行；而目前的非模块制备策略，需要先在最下面放一层普通玻璃，然后在上面堆积气凝胶，再在上面铺上另一块玻璃，并利用铝合金夹具封装起来，工序上必须连续的；而本发明的模块化制备气凝胶夹层玻璃能够将铝合金/透明玻璃中空框架制备工序和气凝胶制备工序分开，效率很高，非常适合批量化生产，极大地提高生产效率。
具体地，本发明的典型应用之一是模块化制备气凝胶夹层玻璃；优选的是，本发明采用的形状自适应气凝胶材料为对可见光具有高透过率(例如550nm处可达透光率90％左右)，其透明性与普通透明玻璃相当，此外其隔热能力(导热系数为0.014W/mK左右)比静止空气(导热系数0.025W/mK)都强的透明的形状自适应二氧化硅气凝胶材料；将一块二氧化硅气凝胶作为芯层与两块普通玻璃作为上下壳层而组装成三明治夹层玻璃，能大幅提高气凝胶复合材料的强度，方便于实际应用。
本发明在第一方面提供的所述的装配方法在模块化制备气凝胶夹层玻璃中的应用时，模块化制备气凝胶夹层玻璃的方法包括如下步骤：
①批量化制备出铝合金/透明玻璃中空框架，铝合金/透明玻璃中空框架的中空缝隙预留厚度是10mm；
②将厚度为10.1～12mm的透明形状自适应二氧化硅气凝胶材料(例如密度为0.01～0.2g/cm3，透光率为85％～93％)，利用机械压机进行批量化压缩预变形，压至厚度为5～9.9mm，得到预变形透明二氧化硅气凝胶；
③将预变形透明二氧化硅气凝胶放入到铝合金/透明玻璃中空框架的中空缝隙处，然后转移到烘箱中，在50～300℃下烘0.2～3h，预变形透明二氧化硅气凝胶受热恢复形状从而与铝合金/透明玻璃中空框架紧密贴合。
本发明由一种形状自适应气凝胶材料在限域空间装配方法而衍生的模块化制备气凝胶夹层玻璃的方法，该制备方法简单、快速、高效，解决了结构脆弱的透明气凝胶加工、装配、型面贴合控制上的工艺难题，解决了人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题；本发明所制备的二氧化硅气凝胶夹层玻璃在建筑物上的应用，能极大地减少能耗，将助力我国碳中和、碳达峰目标的早日实现。
下文将通过举例的方式对本发明进行进一步的说明，但是本发明的保护范围不限于这些实施例。本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
实施例1
①利用直尺测定形状自适应气凝胶材料块体和待装配的限域空间(待安装金属框架)的尺寸分别为82mm(长)×53mm(宽)×30mm(高)和80mm(长)×50mm(宽)×30mm(高)，对比分析确定形状自适应气凝胶材料块体在长度方向上变形量为形状自适应气凝胶材料块体长度方向初始尺寸的10％(即预变形后为73.8mm)、宽度向上变形量为形状自适应气凝胶材料块体宽度方向初始尺寸的10％(变形后为47.7mm)。
②利用机械压机对形状自适应气凝胶材料块体在长度方向上用0.1MPa力以1mm/min的速率进行压缩变形，最终长度方向上形变量为8.2mm，变形后长为73.8mm；接着利用机械压机对形状自适应气凝胶材料块体在宽度方向上用0.1MPa力以1mm/min的速率进行压缩变形，最终宽度方向上形变量为5.3mm，变形后宽为47.7mm，得到预变形气凝胶材料。
③将经预变形后尺寸为73.8mm(长)×47.7mm(宽)×30mm(高)的预变形气凝胶材料可以轻松放入到尺寸为80mm(长)×50mm(宽)×30mm(高)的待安装金属框架内部，将预装配有预变形气凝胶材料块体的金属框架放到200℃烘箱中处理2h，预变形气凝胶材料块体会重新受热膨胀(受热形状恢复)而紧密贴合至金属框架四周，型面贴合紧密程度在2μm。
本实施例通过预变形、预装配和热刺激驱动紧固的方式成功将一块尺寸为82mm(长)×53mm(宽)×30mm(高)的结构脆弱、无法机加的形状自适应气凝胶材料块体(本实施例采用的是形状自适应二氧化硅气凝胶块体)紧密装配到了一个80mm(长)×50mm(宽)×30mm(高)的金属框架里面，装配过程展示图如图3所示；而若未经预变形、预装配、热刺激驱动紧固，直接试图将结构脆弱、无法机加的所述尺寸的形状记忆二氧化硅气凝胶块体装配到金属框架中，则导致了装配失败，装配过程展示图如图2所示。
本实施例涉及的结构脆弱、无法机加的形状自适应二氧化硅气凝胶块体(形状自适应气凝胶材料)的制备过程如下：
S1、称取正硅酸甲酯、甲醇、浓度为0.1mol/L氨水和水，磁力搅拌下混合均匀并反应2h，得到硅溶胶；其中，正硅酸甲酯、甲醇、浓度为0.1mol/L氨水中含有的氨和水的摩尔比为1:20:0.0005:4。
S2、往步骤①得到的硅溶胶中加入浓度为1mol/L氨水，搅拌均匀，并进行凝胶反应30min，得到二氧化硅湿凝胶；在步骤S2中氨水用量为，浓度为1mol/L氨水中含有的氨与步骤S1中正硅酸甲酯的摩尔比为0.01:1。
S3、将上述二氧化硅湿凝胶置于金属模具中，然后往含有上述二氧化硅湿凝胶的金属模具中加入乙醇覆盖，使得二氧化硅湿凝胶完全浸泡在乙醇中，并将金属模具合模后放入到80℃烘箱中反应24h进行高温老化；待金属模具冷却后，取出经过高温老化的二氧化硅湿凝胶，将其放在含有疏水试剂的乙醇溶液(所述含有疏水试剂的乙醇溶液中含有的疏水试剂的质量分数为10％，所述疏水试剂为三甲基甲氧基硅烷)中进行疏水处理24h，然后利用乙醇进行两次溶剂置换；最后，将经过溶剂置换后的二氧化硅湿凝胶块体放入超临界干燥釜体中，并用乙醇浸没，然后在低温高压(15℃，15MPa)下利用液态二氧化碳把凝胶块体内外的乙醇置换出来(置换时间72h)，之后升温到超临界状态(50℃，15MPa)，并循环24h，最后卸压到大气压并降温到室温，得到形状自适应二氧化硅气凝胶块体(形状自适应气凝胶材料)。
本实施例涉及的形状自适应二氧化硅气凝胶块体(形状自适应气凝胶材料)扫描电镜图和透射电镜图分别如图4和图5所示，从图4和图5的结果可知，本实施例制得的形状自适应二氧化硅气凝胶材料具有由纳米颗粒连接而成的类纤维这一独特形貌。
实施例2
本实施例提供了模块化制备气凝胶夹层玻璃的方法，所述方法包括如下步骤：
①批量化制备出多个铝合金/透明玻璃中空框架，每个铝合金/透明玻璃中空框架的中空缝隙预留厚度是10mm。
②将多块厚度为10.5mm的形状自适应透明二氧化硅气凝胶材料块，利用机械压机用0.1MPa力以0.25mm/min的速率进行批量化压缩预变形，压至形成每块厚度为8mm的预变形二氧化硅气凝胶材料。
③在每个铝合金/透明玻璃中空框架的中空缝隙处放入一块所述预变形二氧化硅气凝胶材料，然后转移到烘箱中，在200℃下烘2h，预变形二氧化硅气凝胶材料受热恢复形状从而与铝合金/透明玻璃中空框架紧密贴合，型面贴合紧密程度在1μm。
本实施例涉及的形状自适应透明二氧化硅气凝胶材料采用与实施例1中相同的步骤S1至S3制备而成。
本实施例通过预变形、预装配和热刺激驱动紧固的方式成功将厚度为10.5mm的形状自适应二氧化硅气凝胶材料块体装配在了铝合金/透明玻璃中空框架中，实现了模块化制备气凝胶夹层玻璃，本实施例模块化制备气凝胶夹层玻璃的方法，具有简单、快速、高效，解决了结构脆弱的透明气凝胶加工、装配、型面贴合控制上的工艺难题。
实施例3
①利用直尺测定形状自适应气凝胶材料块体和待装配的限域空间(待安装金属框架)的尺寸分别为82mm(长)×53mm(宽)×30mm(高)和80mm(长)×50mm(宽)×30mm(高)，对比分析确定形状自适应气凝胶材料块体在长度方向上变形量为形状自适应气凝胶材料块体长度方向初始尺寸的10％(即预变形后为73.8mm)、宽度向上变形量为形状自适应气凝胶材料块体宽度方向初始尺寸的10％(变形后为47.7mm)。
②利用机械压机对形状自适应气凝胶材料块体在长度方向上用0.1MPa力以1mm/min的速率进行压缩变形，最终长度方向上形变量为8.2mm，变形后长为73.8mm；接着利用机械压机对形状自适应气凝胶材料块体在宽度方向上用0.1MPa力以1mm/min的速率进行压缩变形，最终宽度方向上形变量为5.3mm，变形后宽为47.7mm，得到预变形气凝胶材料。
③将经预变形后尺寸为73.8mm(长)×47.7mm(宽)×30mm(高)的预变形气凝胶材料可以轻松放入到尺寸为80mm(长)×50mm(宽)×30mm(高)的待安装金属框架内部，将预装配有预变形气凝胶材料块体的金属框架放到200℃烘箱中处理2h，预变形气凝胶材料块体会重新受热膨胀(受热形状恢复)而紧密贴合至金属框架四周，型面贴合紧密程度在2μm。
本实施例通过预变形、预装配和热刺激驱动紧固的方式成功将一块尺寸为82mm(长)×53mm(宽)×30mm(高)的形状自适应气凝胶材料块体(本实施例采用的是形状记忆二氧化硅气凝胶块体)紧密装配到了一个80mm(长)×50mm(宽)×30mm(高)的金属框架里面。
本实施例涉及的形状自适应二氧化硅气凝胶块体(形状自适应气凝胶材料)的制备过程如下：
(a)称取正硅酸甲酯、甲醇、0.1mol/L的盐酸和水于烧瓶中，并利用磁力搅拌在室温下混合均匀，升温到90℃，在此温度下回流反应20h，然后将回流装置改为蒸馏装置，将甲醇尽可能完全蒸出，得到浓度为6.7mol/L(以硅计)的硅源预水解物；其中，正硅酸甲酯、甲醇、0.1mol/L盐酸中含有的HCl和水的摩尔比为1:2:0.0002:1。
(b)将上述硅源预水解物，用由乙腈和乙酸乙酯按照摩尔比为1:0.05混合而成的混合溶剂进行稀释，将由浓度为1mol/L的氨水和纯水组成的混合溶液缓慢滴入，并发生溶胶凝胶反应1h，得到湿凝胶；其中，硅源预水解物中含有的硅、混合溶剂、浓度为1mol/L氨水中含有的氨和纯水的摩尔比为1:100:0.05:2。
(c)称取三甲基甲氧基硅烷、二甲亚砜、浓度为1mol/L的氨水、纯水配成母化液，并将母化液倒入装有湿凝胶块体的金属模具中使母化液完全浸没湿凝胶块体，合模后将模具放入120℃烘箱中处理72h同步进行老化和疏水，得到改性湿凝胶；其中，在所述母化液中，三甲基甲氧基硅烷、二甲亚砜、浓度为1mol/L氨水中含有的氨和纯水的摩尔比为1:200:0.002:4。
(d)待模具冷却至室温后，将改性湿凝胶块体取出来，放入过量的乙醇中进行溶剂置换，重复溶剂置换操作两次；将经过溶剂置换后的改性湿凝胶块体放入超临界干燥釜体中，并用乙醇浸没，然后在低温高压(15℃，15MPa)下利用液态二氧化碳把凝胶块体内外的溶剂置换出来(置换时间72h)，之后升温到超临界状态(50℃，15MPa)，并循环24h，最后卸压到大气压并降温到室温，得到形状自适应二氧化硅气凝胶块体(形状自适应气凝胶材料)。
本实施例制得的形状自适应二氧化硅气凝胶块体(形状自适应气凝胶材料)的扫描电镜图和透射电镜图分别如图7和图8所示，从图7和图8的结果可知，本实施例制得的形状自适应二氧化硅气凝胶具有由纳米颗粒连接而成的类纤维这一独特形貌。本实施例涉及的形状自适应气凝胶材料在压缩变形和驱动恢复形状的形状记忆过程图，如图9所示。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种形状自适应气凝胶材料在限域空间的装配方法，其特征在于，所述装配方法包括如下步骤：
(1)通过对待装配的限域空间和形状自适应气凝胶材料进行对比分析，确定形状自适应气凝胶材料的变形量；
(2)按照确定的变形量对形状自适应气凝胶材料进行预变形，得到尺寸小于待装配的限域空间的尺寸的预变形气凝胶材料；
(3)将预变形气凝胶材料放入待装配的限域空间的内部，然后通过热刺激的方式驱动预变形气凝胶材料发生形状恢复，从而使形状自适应气凝胶材料装配在限域空间中。
2.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于：
所述形状自适应气凝胶材料为具有形状记忆功能的氧化硅气凝胶材料、氧化铝气凝胶材料、氧化锆气凝胶材料或氧化钛气凝胶材料；
所述形状自适应气凝胶材料具有由纳米颗粒连续串接而成的类纤维结构；
所述形状自适应气凝胶材料的密度为0.004～0.025g/cm3；
所述形状自适应气凝胶材料的预变形方式为：在室温下对形状自适应气凝胶材料进行力学作用；
所述形状自适应气凝胶材料的变形量为1％～95％；
所述形状自适应气凝胶材料的形状恢复程度根据热刺激温度高度可控；
所述形状自适应气凝胶材料的形状恢复率为30％～100％；和/或
所述形状自适应性气凝胶材料具有耐高温、光学透明、高隔热的特点。
3.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，在步骤(1)中：
通过目视法、直尺测量法、光学拍照法、红外成像法或计算机断层扫描法对待装配的限域空间和形状自适应气凝胶材料进行对比分析；和/或
所述形状自适应气凝胶材料的变形量为待装配的限域空间的平均尺寸的5％～80％。
4.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于：
通过万能试验机、机械压机、冲压机、直接手动压缩/拉伸中的任意一种或者多种方式的组合对形状自适应气凝胶材料进行预变形。
5.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于：
进行预变形的方向为形状自适应气凝胶材料的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向中的一个或者多个。
6.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于：
所述形状自适应气凝胶材料的预变形方式为：在室温下对形状自适应气凝胶材料进行力学作用；
进行力学作用的大小为所述形状自适应气凝胶材料的破裂强度的10％～50％，和/或所述形状自适应气凝胶材料的预变形的速率为1％～20％变形量/分钟。
7.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，在步骤(3)中：
所述热刺激的方式为：通过烘箱加热方式对内部放入有预变形气凝胶材料的限域空间进行整体加热，或者通过移动式电热枪加热、红外辐射加热、微波加热中的一种或多种方式对内部放入有预变形气凝胶材料的限域空间进行局部加热。
8.根据权利要求1或7所述的装配方法，其特征在于：
所述热刺激的温度为50～800℃；
所述热刺激的时间为10min～6h；和/或
在通过热刺激的方式驱动预变形气凝胶材料发生形状恢复，从而使形状自适应气凝胶材料装配在限域空间中后，所述形状自适应气凝胶材料与限域空间的型面紧密程度为0.5～10μm。
9.由权利要求1至8中任一项所述的装配方法在狭窄缝隙、复杂型面、不规则形状待装配件、金属框架或结构内部中进行气凝胶材料的装配的应用。
10.由权利要求1至8中任一项所述的装配方法在制备气凝胶夹层玻璃中的应用。
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