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SiO2气凝胶是一种具有高气孔率、高比表面积、低导热系数、低介电常数等诸多优异特性的纳米多孔材料,其在航天、军事、化工、冶金、建筑等众多领域有着广泛的应用前景。SiO2气凝胶高昂的制备成本（有机硅源、超临界干燥）以及机械性能差、质脆易碎等特点又极大限制了其应用。本文创新性地以正硅酸乙酯和碱性硅溶胶作为混合硅源,基于溶胶-凝胶两步法和常压干燥工艺制备了外观完整的块状疏水SiO2气凝胶材料。探讨了两种硅源摩尔比、硅溶胶稀释程度以及表面改性剂浓度等因素对溶胶-凝胶工艺过程以及SiO2气凝胶样品性能的影响;利用XRD、SEM、TEM、FTIR、TG-DTA、BET等测试手段对混合硅源SiO2气凝胶的结构和性能进行了测试表征;解释了在碱性硅溶胶参与下的凝胶反应动力学过程及凝胶体无机高分子网络结构的组装机制;在较优制备工艺下获得块状疏水性SiO2气凝胶密度为0.119 g?cm-3,比表面积和孔体积分别为749.6 m2?g-1和3.892 cm3?g-1,平均孔径在11.2 nm左右,常温热导率为0.0281W/（m?K）。以混合硅源为体系,自制直径约1-1.5μm、长度约15-20μm的纤维素晶须（CWs）和直径约150-200 nm、长度约5-10μm的硬硅钙石纤维（XFs）,并将其作为离散型增强相掺入硅源前驱体制备CWs/SiO2气凝胶复合材料以及XFs/SiO2气凝胶复合材料;研究表明:酸解法和动态水热法制备的纤维素晶须和硬硅钙石纤维与硅醇间具有较好的浸润性,并与凝胶表面的Si-O键产生氢键结合,形成良好的界面粘结,均能减少常压干燥过程湿凝胶骨架微裂纹的扩展,有利于制备外观完整的块体气凝胶复合材料;CWs/SiO2气凝胶复合材料和XFs/SiO2气凝胶复合材料仍保持气凝胶基体的纳米多孔形貌、疏水特性以及隔热性能;纤维素晶须在高温下发生热降解,影响CWs/SiO2气凝胶复合材料的热稳定性;而硬硅钙石纤维在高温下保持稳定,并能减轻气凝胶骨架在高温下致密化程度和体积收缩效应,纤维掺量为8.4%的XFs/SiO2气凝胶复合材料在800°C热处理30min后,比表面积和孔体积仍有365.6m2/g和2.78cm3/g,而空白样品仅有215.6m2/g和1.41cm3/g。针对晶须或纤维增强SiO2气凝胶块体材料在常压干燥下存在的尺寸效应,以聚氨酯海绵为连续型增强骨架制备海绵/SiO2气凝胶复合材料;海绵/SiO2气凝胶复合材料的力学性能相比于纯SiO2气凝胶得到有效改善,当TEOS基和TEOS/硅溶胶基复合材料的压缩应变分别为28.3%和32.5%时,复合材料的承载应力分别达到最大值0.349MPa和0.313MPa,两种复合材料在外力作用下呈现脆性破坏,破坏过程包括微裂纹萌生、扩展、贯通直至产生宏观裂纹;MTMS基复合材料在外力作用下呈现良好的回弹特性,在55%应变下压应力仅为0.073MPa,当撤除应力后复合材料能够回弹至压缩前状态,展现出优异的柔韧性。由于海绵孔隙和表面被疏水SiO2气凝胶填充和覆盖,形成的复合材料仍具有较好的保温隔热性能及疏水吸油能力。最后,利用小角X射线散射法和气体吸附法研究混合硅源SiO2气凝胶及其复合材料的分形特性,用分形几何定量表征SiO2气凝胶骨架的微观多孔结构,获得气凝胶基元颗粒和网络骨架团簇尺度、骨架粒子质量分布均匀度及表面粗糙度等信息,为更好地解释SiO2气凝胶的隔热性能、吸附性能及催化负载能力等宏观性质提供理论依据。