小规模3D打印再添新材料：二氧化硅气凝胶

aau讯(编辑 卢晶)据外媒报道，由Shanyu Zhao、Gilberto Siqueira、Wim Malfait 和 Matthias Koebel领导的瑞士联邦材料科学与技术实验室（EMPA）的国际研究人员正在探索在微型规模上使用气凝胶进行3D打印的新方法，并出版了题为“ 3D打印二氧化硅气凝胶 ”的研究报告。目前，在需要导热性的各种应用中，二氧化硅气凝胶可用于光学、颗粒捕获、物理学等领域。不过，最常见的是，这些材料可用于绝热，尤其是用于可能需要缓冲的狭窄空间。

从此前研究看，二氧化硅气凝胶由于其易碎性（通常导致需要添加剂，这在微型化方面可能会进一步受到限制）而被认为难以操作，因此，研究人员开发了一种新的正在申请专利的技术，即通过直接墨水书写（DIW）形成微结构。

研究员改进了使用二氧化硅气凝胶粉末浆料方法，例如剪切稀化，以改善流动性以及使打印后的粘度更高，从而使由纯二氧化硅制成的3D打印物体更加稳定。据介绍，研究人员的总体目标是精炼气凝胶，以便在较小的尺寸上更好地使用。在这里，尺寸仅为十分之一毫米。

据了解，二氧化硅气凝胶的导热率不高，但是这些材料具有良好的机械性能。研究报告显示，可以对3D打印的气凝胶进行“钻孔和研磨”，从而为模制件的后加工留有潜力。在研究过程中，以叶子和莲花的形式制作了3D打印的样本，这不仅显示了设计悬垂结构的能力，还展示了使用多种材料打印复杂几何形状的能力。由于尺寸小，这些材料还可用于电子设备的热绝缘，防止它们在紧密接近时相互影响，并有效地控制导电热点。

此外，研究人员还用气凝胶材料制造了一个热水分子气泵（或Knudsen泵），在一侧用黑色氧化锰纳米颗粒进行了强化。暴露在光线下后，材料会在较暗的一侧升温，并泵送气体或释放溶剂蒸气。

为了证明可以在3D打印中产生精细的气凝胶结构，研究人员打印了由气凝胶制成的莲花（图片来源：EMPA）

这种进步也为在医疗植入物中使用气雾剂提供了潜力，可以保护人体组织免受37度以上的热量的伤害。目前，EMPA研究人员正在寻找对将新型3D打印气凝胶用于工业应用感兴趣的合作伙伴。同时，还要检查他们以前的一些研究，因为他们开发了其他类型的由纤维素制成的3D打印油墨，以及用于开发独特的传感器模具。

（图片：EMPA提供）

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