二氧化硅气凝胶的增材制造

原标题：二氧化硅凝胶增材制造

由于其超低导热性和开孔结构，二氧化硅气凝胶已广泛应用于绝热、催化、物理、环境修复、光学设备和超高速粒子捕获。到目前为止，保温材料是二氧化硅气凝胶较大的市场，尤其是当空间有限时。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个问题，可以广泛应用于建筑和工业绝缘，但其加工性能差，加上精确铸造小物件的难度，限制了二氧化硅气凝胶小型化的潜力。增材制造为微型化提供了另一种方式，但被认为对硅胶气凝胶不可行。本文提出了直接墨水书写协议（direct ink writing protocol），用于从稀薄的二氧化硅纳米颗粒悬浮液(溶胶)中产生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，油墨表现出剪切稀化。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，以确保被打印的物体保持其形状。二氧化硅溶胶印刷后在氨气氛围中凝胶，使其随后加工成气凝胶。印刷的气凝胶物体为纯二氧化硅，保持典型的高比表面积(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功能相结合的简单性。印刷硅胶气凝胶物体可用于热管理、小型化气泵和挥发性有机化合物降解，说明该方案潜力巨大。