硅胶在色谱技术中应用最广，其在效率、硬度及性能方面均优于其他填料。硅胶填料分为A，B及C3种类型。A型硅胶为最早的通用型色谱填料，通常被金属污染，不适用于亲水作用色谱（HILIC）；B型硅胶为球形颗粒，金属杂质含量低，在中性到高pH(至少pH 9)范围内相对稳定；C型硅胶为“氢化硅胶”，与经典的硅胶在化学结构方面有很大不同，经典硅胶表面主要为极性硅醇基(Si—OH)，而C型硅胶表面主要为硅一氢(Si—H)基团，用“含水正相”(aqueous normal phase，ANP)描述在此类硅胶相上的分离，与“经典的”HILIC分离区别，然而ANP通常被认为是替代HILIC的另一名词。C型硅胶极性较低，对水的吸附少，不仅改善了保留的重现性，而且为HILIC中弱极性化合物的分离提供了新的选择性。除了这些最初主要用于非水流动相中的硅胶外，其他专门用于水有机流动相的硅胶材料具有较少的表面硅醇基，如Atlantis HIUC Silica，是当前HILIC应用中最常用的固定相。也有核一壳表面多孔颗粒(Halo)及未衍生的亚乙基桥杂化(BEH)颗粒用于HILIC分离的报道。商品化的硅胶填料在纯度上有所不同，取决于制备技术。因此，不同厂家的硅胶柱在保留性能、柱效及峰形上有很大差异，但具有相似的选择性。
硅胶表面含有Si—OH和硅氧烷(Si—O—Si)两种基团。Si—OH为强吸附点，而Si一0一Si具有疏水性。尽管HILIC概念于1990年提出，但早在20世纪80年代，这种以未键合硅胶为色 柱，采用反相流动相的色谱模式已用于碱性化合物的分离，并提出该色谱模式下碱性化合物在硅胶柱上的保留存在离子交换机理。以未键合硅胶为色谱柱的HILIC中分析物保留主要受两种作用控制，(1)固定相表面富水层与疏水性更强的流动相之间的分配作用，(2)与固定相上薄层水之间的氢键作用 。
HILIC的分离机理仍存在着争议，普遍认为，在水有机流动相中，溶质在硅胶柱上的HILIC保留机理较复杂，包括分配作用、离子交换、氢键作用和静电作用，甚至包括在低有机溶剂浓度时与Si—O—Si疏水作用的反相保留。后来一些学者也证实了HILIC模式下碱性化合物在硅胶柱上的复杂保留机理。总的来说，HILIC保留机理主要取决于分析物的 质、流动相组成及色谱柱特性，这种复杂机理会导致相同固定相对不同溶质的保留表现出较大差异。
当前，HILIC保留机理仍是色谱界的研究热点。一些作者通过考察不同性质化合物在不同HILIC色谱柱上的保留行为，进一步揭示及确证HILIC保留机理。如McCalley考察了中性、强酸性及强碱性化合物在硅胶、酰胺柱、二醇基柱及两性离子柱上的保留行为，实验数据证实HILIC机理非常复杂，包括分配、吸附、离子作用及疏水作用。当水含量较高时，对于大多数极性溶质常观察到logk与水相体积分数之间呈线性关系，但Jin及其合作者考察了核苷在6种不同极性固定相包3种硅胶柱(Atlantis HILIC silica，Venusil HILIC及BEH HILIC)及3种合成固定相上保留随流动相中水含量的变化，腺苷无论用分配模型还是吸附模型在6根色谱柱上都不存在线性关系。他们提出了HILIC中描述极性溶质保留行为的新方程式：
Ink=a blnCB cCB
式中CB为流动相中水相体积分数。常数口与溶质的分子体积相关，b与溶质一固定相作用有关，c与溶质及溶剂之间作用能有关。该模型说明了HIHC中溶质保留是一个复杂工程，不完全是受一种机理控制(如分配或吸附)，以哪一种机理为主则取决于溶质的性质、极性固定相性质及流动相组成 。
