纳米多孔芳纶气凝胶作为一种新型衍生材料，不仅继承了芳纶聚合物的诸多优良特性，还具备高孔隙率和大比表面积，展现出广阔的应用前景。

二氧化硅气凝胶作为最早被合成并商业化的气凝胶材料之一，在热绝缘、声学绝缘、光学、催化和吸附等领域具有重要应用价值。其独特的性能包括高孔隙率、大比表面积、低热导率、可调反射率和散射率以及低声速，这些性能使其在航空航天、制造和建筑等行业中广泛应用。

作为一种具有三维固体网络和连续孔结构的关键纳米材料，气凝胶展现出超低密度、超高孔隙率、极高比表面积和极低热导率等一系列独特性能，已在材料科学、溶胶-凝胶化学、物理学以及生物学等多个学科中取得了显著进展。然而，气凝胶本征的机械脆性导致其结构和功能可设计性受限。3D打印技术，突破了传统加工方法的局限，轻松实现气凝胶宏观形态定制化、多级结构可控化、功能组件集成化，赋予了气凝胶更优越的质能传输性能，并拓展了其在能源存储、热管理、催化、电磁屏蔽、冲击防护、环境治理、传感、生物工程等领域的高效应用。

碳基气凝胶因其高比表面积以及优异的化学稳定性和优异的导电性被广泛用于电化学储能器件的电极材料。碳基气凝胶中丰富的介孔结构带来了极高的电化学活性面积，然而，介孔结构中活性物质的传输效率受限，导致了活性面积的实际利用率较低。

超黑材料（光吸收率>98%）具有独特的光学性能，使其在精密光学、高动态显示、太阳能收集、红外热探测、热释电、传感等重要领域具有广泛应用。然而，超黑材料种类稀缺，光吸收能力依赖于表面脆弱而精细的微/纳阵列结构，且现有超黑材料的合成常涉及高温、真空、刻蚀、气相反应及预制模板等，不同材料体系之间合成策略迥异，极大限制了超黑材料的发展。

近年来，多孔限域固液复合膜因其丰富的界面性能，如超滑移、抗污、减阻、抗粘附、自适应等，在分离、气体捕获、软制动器、传感器、药物释放和生物电子学等领域具有广泛应用。然而，如何选择性地将功能液体限域在多级孔中，并在一片膜中实现两种相反功能（如乳化和破乳）仍是一个难题。

气凝胶作为世界上密度最小的固体，内部充满了极其微小的孔洞，使其具有极高比表面积，在气体吸附领域，如挥发性有机化合物（VOCs）的吸附方面，具有广泛应用前景。

自然界中，生命体经过亿万年演化，创造了一系列神奇的固液复合材料，实现了各种丰富的功能，例如猪笼草表层的液体能使表面超滑移；细胞核孔内的液体状蛋白能促进孔道内药物输运并避免结垢；肺泡孔中的表面活性剂液体层可实现呼吸的顺畅和动态门控行为。

芳纶纳米纤维（ANFs）具有高强度、高模量、优异化学稳定性和耐高温等优点，在保温隔热、红外隐身、冲击防护、电磁屏蔽、能源存储等领域备受关注。

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究张学同团队在Science上发表了题为“Mimicking polar bear hairs in aerogel fibers”的前瞻性观点论文（Perspective）。

轻质多孔气凝胶作为纳米材料的明星材料之一，近年来在各种新兴领域受到了广泛关注。但由于其密度低、力学性能弱，使得其构型编辑能力面临挑战。

气凝胶纤维不仅具备细长的纤维特征，还具备气凝胶材料的典型特性，如超低密度、超高孔隙率和高比表面积等，被视为下一代高性能保暖纤维材料的有力竞争者。然而，要克服纳米多孔气凝胶纤维因其高孔隙率而带来的脆弱力学特性，以便赋予其卓越的强度和高韧性，仍然是一个充满挑战性的难题。

气凝胶是一种具有连续固体骨架和多孔网络的纳米材料，因其具有超低密度、大比表面积、高孔隙率、超低热导率和优越的吸附能力等特性，在航天器热防护、环境处理、组织工程、多功能载体等方面具有重要应用。目前研究人员已经对气凝胶种类（如氧化物气凝胶、聚合物气凝胶、碳气凝胶等）和维度（1D纤维、2D薄膜和3D块体）展开了大量的研究，但更复杂气凝胶工程结构(如蜂窝)的制备和应用尚未得到充分探索。

气凝胶是一种具有连续三维多孔网络结构的超轻固体材料，其独特的结构赋予其优异的热学、光学及力学等理化性质，能够对外来能量进行有效管理，在超级隔热、高效电磁屏蔽及力学防护等领域受到广泛关注。然而，气凝胶在极端环境下的多能量场耦合冲击（如高能激光）防护方面鲜有报道，且相关气凝胶材料的结构设计理念及合成机制尚不明确。 鉴于此，中科院苏州纳米所张学同研究员团队通过构筑纳米带状的氮化硼基元，发展得到一种具有轻质、高反射特征的超白氮化硼气凝胶材料。

经济与社会的高速发展造成温室气体的排放量逐年升高，目前，全世界均面临着碳排放带来的潜在威胁，促使全球从政治、经济和技术领域采取各种措施，以减少碳排放的影响。其中，碳捕集与封存（CCS）技术被认为是用于CO2捕集、转运和封存的有效手段，发展高效的二氧化碳捕获材料是双碳目标下的国家重大需求之一。然而，大多数固体吸附剂的碳捕获能力受吸附条件（温度、湿度和压力等）影响较大，而液体吸收剂能耗高，吸收速率受到传质传热的限制。因此，如何获得具有高吸附量和高吸附速率的二氧化碳捕获材料是仍然面临着严峻的挑战。

气凝胶纤维具有超低密度、超高孔隙率、大比表面积等特点，同时具有气凝胶的多孔网络和纤维的细长几何形状，在保温方面比天然纤维和合成纤维具有关键优势，被认为是人类下一代高性能保温纤维。然而，如何在溶胶-凝胶的动态转变过程中控制生成的气凝胶纤维的砌块取向程度，以扩展其功能，用于新兴应用仍是一个巨大的挑战。

近日，瑞士联邦材料科学与技术研究所以及瑞士苏黎世联邦理工大学的科研人员对气凝胶团队的最新研究成果“General Suspended Printing Strategy toward Programmatically Spatial Kevlar Aerogels”（ACS nano, 2022, 16, 4905-4916）进行了专题介绍，相关内容以“Universal strategy for rapid 3D printing of aerogels”为题发表于Cell杂志社旗下的《Matter》上。

气凝胶具有低密度和高比表面积的三维多孔结构，已成为一种满足电子和能源设备轻量化应用要求的理想候选材料。近年来，对于气凝胶的微结构设计受到越来越多的关注。然而，随着应用需求的多样化和应用场景的复杂性，除了块状气凝胶外，还需要设计成多种形式，尤其是自支撑气凝胶薄膜。受块状气凝胶微观结构设计的启发，在碳纳米管气凝胶薄膜中引入致密化工艺可能是提高碳基气凝胶薄膜导电性和力学性能的有效途径。利用热压法可以将水凝胶制备成薄膜，但在热压过程中，水凝胶在大气压下干燥，会导致孔隙结构的坍塌。因此，构建高导电性和高孔隙率的碳纳米管基气凝胶薄膜仍然是一个挑战。

气凝胶纤维是一种具有高比表面积、高孔隙度、低密度等特性的新型纤维材料。气凝胶纤维的多孔结构可以方便地与其他功能组分结合，在实现材料功能化方面具有独特优势。然而，已报道的功能化气凝胶纤维多为单一功能化材料，如何设计制备多功能集成的智能纤维面临巨大挑战。西北工业大学孔杰教授与中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张学同研究员合作，将吸湿性LiCl引入到打孔石墨烯气凝胶纤维中，得到具有吸湿性的石墨烯气凝胶智能纤维（LiCl@HGAFs），实现了可空气集水、吸附制冷/制热与电磁波吸收功能的集成。

气凝胶是一种具有三维连通网络的纳米多孔固体，具有超大比表面积、超低密度、高孔隙率等特点，在汽车和航空航天组件的隔热/隔音、环境处理、储能器件和医疗设备等方面有着重要应用。气凝胶的应用场景，无论是作为设备的功能组件还是作为单个使用对象，通常都具有不规则的外观。因此在气凝胶各种应用中，不仅需要展示其非凡的功能，还需要具有任意形状的外观结构。