自上世纪三十年代以来，从最早探索的二氧化硅（SiO2）气凝胶至今，气凝胶已经发展成为一个庞大的家族，其种类十分丰富，可以根据不同的标准进行分类。广义上的气凝胶材料分为纯气凝胶材料和气凝胶复合材料（纤维增强型）两大类。本文介绍其中纯气凝胶材料的主要分类方法。
纯气凝胶材料最常用的分类方法是通过组分来区分，可分为单组分气凝胶和多组分气凝胶。
1）单组分气凝胶
包括氧化物气凝胶、碳化物气凝胶、氮化物气凝胶、石墨烯气凝胶、量子点气凝胶、金属气凝胶、聚合物基有机气凝胶、生物质基有机及碳气凝胶、硫化物气凝胶等。
2）多组分气凝胶
是指由两种及以上单组分气凝胶通过化学键连接在一起形成的杂化气凝胶，或通过物理混合（无化学键连接）制备的混合气凝胶。
杂化气凝胶组分通常包括无机组分和有机组分，通过共价键、氢键或其他化学相互作用紧密结合。混合气凝胶则是将不同组分的前驱体溶液进行物理混合，组分在气凝胶制成中可能分布不均匀，一般形成多相结构。
按化学组成成分，气凝胶可以分为有机气凝胶、无机气凝胶、金属气凝胶和复合气凝胶四大类。
1）有机气凝胶
如酚醛气凝胶、聚氨酯气凝胶、纤维素气凝胶、聚酰亚胺气凝胶、壳聚糖气凝胶、聚乙烯醇气凝胶、果胶气凝胶、海藻酸盐气凝胶等。这些材料通常具有特定的功能性，如吸附分离、催化等。
2）无机气凝胶
如氧化硅气凝胶、全碳气凝胶、金属氧化物气凝胶、氮化物气凝胶、碳化物气凝胶、硫化物气凝胶、氟化物气凝胶等等。
无机气凝胶还包括混合氧化物气凝胶。例如，由二氧化钛和氧化硅组成的混合氧化物气凝胶。这类气凝胶结合了不同氧化物的优点，常用于提高机械强度和改善热稳定性。
3）金属气凝胶
金属气凝胶是一种新型的多孔材料，结合了金属独特的物理化学性质和气凝胶的结构特征，可分为纯单金属气凝胶和多金属气凝胶。
4）复合气凝胶
复合气凝胶是指含有有机、无机和金属其中二种或三种化学成分的气凝胶，可区分为杂化气凝胶和混合气凝胶两种。复合气凝胶和气凝胶复合材料是两种不同的材料，后者不是纯气凝胶材料，而是一种采用纤维增强的气凝胶复合材料。
根据其结构尺寸的维度特征，气凝胶还可以分为零维、一维、二维和三维四类。
1）零维气凝胶
零维气凝胶通常指的是纳米颗粒或点阵结构型气凝胶。这些结构在三个方向上的尺寸都接近纳米级别。如纳米粒子气凝胶、量子点气凝胶等。 一般用于催化剂载体、吸附材料、药物传递系统。
2）一维气凝胶
一维气凝胶是指纳米线、纳米管或纤维状结构的气凝胶，这些结构在一个方向上具有较大的长径比，而在另外两个方向上尺寸较极小。如纳米线气凝胶、纳米管气凝胶、纳米纤维气凝胶等。柔性电子器件、传感器、复合材料增强剂是这类气凝胶的主要应用方向。
3）二维气凝胶
二维气凝胶通常指的是纳米片或薄膜状结构的气凝胶，这些结构在两个方向上具有较大的尺寸，而在第三个方向上尺寸非常小。如纳米片、薄膜等， 主要用于电池隔膜、气体分离膜、透明隔热材料。
4）三维气凝胶
三维气凝胶是最常见的类型，具有三维连通的复杂多孔结构，在三个方向上都有宏观上的有效尺寸。如块状气凝胶、泡沫状气凝胶等，目前多用于建筑隔热材料、管道保温材料、防火材料、声学材料等。
根据国际纯粹与应用化学联合会 (IUPAC)对微观孔隙结构大小的定义，气凝胶还可以分为微孔气凝胶、介孔气凝胶和大孔气凝胶三种类型。
1）微孔气凝胶
其孔径主要分布在微孔范围，一般小于2nm。微孔结构使得气凝胶具有较高的比表面积和吸附性能，常用于气体吸附、分离等领域，如用于吸附储存氢气等清洁能源气体。
2）介孔气凝胶
孔径在2-50nm之间，介孔结构有利于物质的传输和扩散，在催化反应中，可作为催化剂载体，为反应物和产物提供良好的扩散通道，提高催化效率；在药物缓释领域，可用于负载和缓慢释放药物分子。
3）大孔气凝胶
孔径大于50nm，大孔气凝胶具有较低的流体阻力和较高的渗透性，可用于过滤、分离等领域，如在生物传感器中作为生物分子的固定化载体，或在污水处理中作为高效过滤材料。
气凝胶的制备方法多种多样，每一种方法均有其独特优势和适用场景。如果按照其制备干燥方法分类，气凝胶可以分为超临界法、常压法和冷冻法三种。
1）超临界干燥法气凝胶
这是一种特殊的干燥方法，在超临界状态下去除湿凝胶中的溶剂，可避免凝胶在干燥过程中的收缩和结构破坏，从而得到具有完整孔结构和优良性能的气凝胶。这种方法制备的气凝胶质量较高，但设备要求和成本也相对较高。
2）常压干燥法气凝胶
与超临界干燥法相对，常压干燥是在常压条件下进行干燥，通过对湿凝胶进行特殊的表面改性处理等方法，减少干燥过程中的毛细管力，防止凝胶结构的破坏。常压干燥法具有设备简单、成本较低等优点，更适合大规模生产。
3）冷冻干燥法气凝胶
将凝胶进行低温冷冻，使其中的水分冻结成冰，再在真空条件下使冰晶直接升华成水蒸气，然后通过真空泵抽走水蒸气，从而使物料得以干燥。适用于制备透明气凝胶。该制备法制得的气凝胶孔隙结构完整，且孔径可控，但干燥时间较长，能耗较高。
采用定向冷冻和真空技术，可利用天然生物质材料（如海藻酸铵、植酸）通过物理交联制备气凝胶，此称为“生物基气凝胶”，属于冷冻干燥法气凝胶的一个分支。该制备方法的优点是绿色环保，生物降解性好，适用于环保和生物医学领域，但制备过程相对复杂，需要精确控制冷冻条件。
与上述气凝胶形成机制不同，科学家还发明了一种气相沉淀法气凝胶。不过，其仍需采用超临界、常压或冷冻等方法之一进行干燥。在气相条件下，将气体或蒸汽中的前驱体沉积在基底上，逐渐生成气凝胶。其优点是可以制备出均匀、致密的气凝胶薄膜，但制备设备复杂，操作条件苛刻。
基于上述三种干燥方法，还衍生出凝胶注模法气凝胶、真空浸渍法气凝胶（主要适用于制备气凝胶复合材料）等等。
了解以上分类方法，可以更好地理解不同类型气凝胶材料的特性及其技术特点，以便针对不同领域的具体需求，合理选择、设计适合特定需求的气凝胶材料。
