京都大學成功地製作出一款如同玻璃般透明且可彎曲、變形之低密度多孔質材料(氣凝膠)。氣凝膠(Aerogel)是一種熱傳導率極低的多孔質材料,可望利用於節能材料用途。然而,氣凝膠因強度較弱,因此有製造過程中不易處理的課題待解決。氣凝膠一般由二氧化矽(SiO2)或含有羥基的矽凝膠(Silica Gel)製成,而京都大學在2007年時即發現透過利用更柔軟的矽膠(Silicone)製作氣凝膠,將可製作出壓縮後不易損壞且變形後仍可恢復原狀之氣凝膠。
在此次研究中,京都大學試圖進一步創造出提高了抗彎曲變形強度且更容易使用的氣凝膠,並依循過去的研究,利用甲基三甲氧基矽烷(Methyltrimethoxysilane)做為形成矽膠骨架的原料,以溶膠-凝膠法(Sol‐Gel)製作了氣凝膠。然而此次為了形成均一的網狀結構,研究團隊使用有機強鹼做為觸媒,以促進非離子性嵌段聚合物型界面活性劑的凝膠化。透過這些方式,進而製作出的氣凝膠具有直徑為4~10 nm的纖維骨架、5~20 nm的孔隙,且擁有高度彎曲柔軟性。以現有生產方法製備的氣凝膠為直徑約10 nm的球形膠體粒子相連結的結構,粒子與粒子之間的連接部位容易因變形而損壞,彎曲變形能力較低。此外,利用有機強鹼可以在聚合反應過程中適當控制pH值,從而產生高均質性的多孔結構,藉此亦實現了玻璃般的透明性。
世界上有許多與提高氣凝膠強度或柔軟性相關的研究,但幾乎所有研究都犧牲了透明度或多孔性以換取強度或柔軟性。相對於此,京都大學的研究同時實現了強度、柔軟性及透明性等特性。不過為了能夠像聚合物泡棉等其他隔熱材料般使用的話,仍須提高新材料的抗剪切形變強度與柔軟性,且其透明度仍不如玻璃清晰。今後研究團隊將將致力於進一步提高柔軟性、透明度,且為了改善製程,將推動使用高壓超臨界流體之乾燥製程的簡化。