综述：迈向节能建筑系统：二氧化硅气凝胶-水泥复合材料的全面综述

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Toward Energy-Efficient Building Systems: A Comprehensive Review of Silica Aerogel–Cement Composites

硅气凝胶（SA）增强水泥基复合材料在热绝缘方面表现优异，但存在力学性能下降、界面结合弱化和长期耐久性存疑等问题。本文系统综述了2000-2025年间SA增强水泥材料的研究进展，重点分析其合成工艺、掺入方法及热绝缘、流变、力学性能和耐久性表现，指出当前研究在结构-性能关联、性能优化及标准化评价方面存在碎片化问题，需建立统一耐久性评估体系和机械-热学协同优化方法，并探讨纳米二氧化硅、回收PET纤维、石墨烯氧化物等创新材料的应用潜力，强调跨学科研究对开发低成本、高性能可持续建材的重要性。

　　

摘要

二氧化硅气凝胶（SA）具有出色的隔热性能、极低的密度和超高的孔隙率，使其成为开发节能水泥基复合材料的理想添加剂。然而，将SA掺入水泥基体中往往会导致机械性能下降、界面粘结力减弱以及对长期耐久性的担忧。本文对2000年至2025年间发表的关于SA增强水泥基材料的研究进行了系统性和批判性的评估。采用Scopus、Web of Science和ScienceDirect数据库，对合成方法、掺入方式及性能结果进行了分析。文章全面概述了SA增强水泥基复合材料的进展，特别关注了其隔热效率、新鲜状态下的性能、机械性能和长期耐久性。尽管取得了显著进展，但目前的研究在结构-性能关系、性能优化以及标准化评估协议方面仍存在碎片化现象。该研究指出了在建立一致的方法论以评估耐久性和优化实际应用中的机械-热协同效应方面存在重大研究空白。本文旨在整合现有知识，识别关键挑战，并提出提升SA水泥基复合材料性能、可扩展性和可持续性的战略方向。同时，还讨论了包括纳米二氧化硅、回收PET纤维、氧化石墨烯、碳纳米管和硅烷表面改性在内的最新创新技术，这些技术旨在在保持隔热性能的同时减轻强度损失。总体而言，本研究强调了开展跨学科研究的必要性，以开发出坚固、经济且耐用的基于气凝胶的水泥基材料，从而实现可持续建筑。