二氧化硅气凝胶的微型化，高精度高保真度

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视频介绍

二氧化硅气凝胶是迄今为止研究最多和使用最广泛的气凝胶类型。尽管气凝胶有极高的强度重量比，二氧化硅气凝胶通常很脆，不能通过减法加工来加工。纤维增强材料和粘结剂可用于克服问题，但它们的机械加工性差，铸造精确小物体难度高，这限制了二氧化硅气凝胶的小型化应用方面的潜力。 近期，瑞士研究团队提出了一种直接的墨水书写协议，直接将二氧化硅气凝胶粉末的浆液直接进行墨水书写，来打印二氧化硅气凝胶，从中产生微型化的二氧化硅气凝胶物体。由于凝胶颗粒的体积分数高，油墨表现出剪切稀化行为。墨水由直径约10微米的气凝胶颗粒组成，悬浮在溶胶中，二氧化硅纳米颗粒的直径约10纳米。在打印过程中，由于剪切变稀，油墨很容易流过喷嘴，但是由于在没有剪切的情况下粘度迅速增加，因此在打印后仍保持其形状。打印出的物体细丝和喷嘴直径低至100微米。如果在足够高的压力下运行，打印的直径越小。印刷后，硅溶胶在氨气中凝胶化，以便随后加工成气凝胶。 研究团队提出的增材制造方法可生产出高精度和形状高保真度的二氧化硅气凝胶物体，并具有其他功能和出色的材料特性，特别是超低导热率和高介孔性。3D打印过程避免了减法制造的问题，并为二氧化硅气凝胶开辟了新的应用领域。此外，可以轻松地将颗粒或聚合物官能团结合到油墨中，以此生产具有空间变化功能的物体。这使二氧化硅气凝胶在电气，磁性，光学，化学和医学应用的潜能极大，还可将气凝胶相被集成到先进的多材料架构中。