二氧化硅气凝胶的增材制造

中英标题

二氧化硅气凝胶增材制造

Additive Manufacturing of Silica Aerogels

Zhao,S.,et al.,Nature584,387-392 (2020).

图文摘要

二氧化硅气凝胶由于其超低导热性和开孔结构，已广泛应用于绝缘、催化、物理、环境修复、光学设备和超高速粒子捕获等领域。到目前为止，绝缘材料是二氧化硅凝胶较大的市场，特别是当空间有限时。二氧化硅气凝胶的一个缺点是其脆性。纤维增强剂和粘合剂可以克服这一问题，广泛应用于建筑和工业绝缘，但其加工性能差，难以准确铸造小物体，限制了二氧化硅气凝胶小型化的潜力。添加剂制造为微型化提供了另一种方式，但被认为对硅气凝胶不可行。本文提出了直接墨水书写协议（direct ink writing protocol），用于从稀有的二氧化硅纳米颗粒悬浮液(溶胶)中生产微型二氧化硅气凝胶，即二氧化硅气凝胶粉浆。由于凝胶颗粒体积分数高，墨水剪切稀化。因此，在打印过程中，它们很容易通过喷嘴流动，但它们的粘度在打印后迅速增加，以确保打印对象保持其形状。二氧化硅溶胶在氨气中凝胶，然后加工成气凝胶。印刷气凝胶为纯二氧化硅，保持典型二氧化硅气凝胶的高比表面积(每克751平方米)和超低导热性(15.9毫瓦每米每开尔文)。此外，本文还证明了纳米颗粒与组合功能的简单性。热管理、小型气泵和挥发性有机化合物降解可用于印刷硅胶气凝胶物体。

二氧化硅气凝胶是通过直接墨水书写的

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