2020年8月21日
简单的标题背后“硅氧气凝胶的添加剂制造” - 本文于7月20日发表在着名的科学期刊上自然-一个开创性的发展是隐藏的。二氧化硅气凝胶是一种轻质多孔泡沫材料，具有优良的隔热性能。
在实践中，它们也以其脆性行为而闻名，这就是为什么它们通常用纤维增强或用有机或生物聚合物用于大规模应用。由于它们的脆性行为，也无法从较大的气凝胶块中锯或铣削小块。直接凝固小型化模具中的凝胶也不可靠地 - 这导致高废料率。这就是为什么Aerogels几乎没有用于小型应用程序。
稳定、结构良好的微观结构
由赵山宇、吉尔伯托·斯奎拉、维姆·马尔菲特和马蒂亚·科贝尔领导的Empa团队现在已经成功地用3D打印机从二氧化硅气凝胶中制造出稳定、形状良好的微结构。打印出来的结构可以薄到十分之一毫米。二氧化硅气凝胶的导热系数略低于16mw /(m*K)，仅为聚苯乙烯的一半，甚至比非移动空气层的导热系数(26mw /(m*K))还要低得多。同时，新型印刷二氧化硅气凝胶具有更好的力学性能，甚至可以钻和磨。这为3D打印气凝胶模具的后期处理开辟了全新的可能性。
通过这种方法(目前已经申请了专利)，可以精确调整后来生产气凝胶的硅油墨的流动和凝固特性，这样就可以打印出自支撑结构和极薄薄膜。作为悬垂结构的一个例子，研究人员打印了莲花的叶子和花朵。由于硅气凝胶的疏水性和低密度，测试对象漂浮在水面上——就像它的自然模型一样。这项新技术还首次使打印复杂的3D多材料微结构成为可能。
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在这样的结构下，现在要使最小的电子元件彼此隔热是相对不重要的。研究人员能够以令人印象深刻的方式演示一个温度敏感组件的热屏蔽和局部“热点”的热管理。另一个可能的应用是屏蔽医疗植入物内部的热源，其表面温度不应超过37度，以保护身体组织。
一种功能性气凝胶膜
3D打印允许更可靠且可重复生产多层/多重材料组合。新颖的气凝胶精细结构变得可行，开辟了新的技术解决方案，作为第二种应用示例：使用印刷气凝胶膜，研究人员构建了“热学分子”气泵。这种渗透泵在没有任何移动部件的情况下管理，并且技术界也称为Knudsen泵，以丹麦物理学家马丁克鲁森命名。操作原理基于纳米镜头孔或一维通道网络中的限制性气体传输，其壁在一端炎热，另一端冷却。该团队从气凝胶中建造了这种泵，掺杂在一侧用黑锰氧化物纳米颗粒。欧洲杯猜球平台当该泵放置在光源下方时，在暗侧变暖并开始泵送气体或溶剂蒸气。
空气净化而不移动部件
这些应用显示了以令人印象深刻的方式显示3D打印的可能性：3D印刷将高性能材料气凝胶变成功能性膜的结构材料，可以快速修改以适应各种应用。仅通过阳光驱动的Knudsen泵可以做得不仅仅是泵：如果空气被污染物或环境毒素如溶剂甲苯污染，则空气可以多次循环通过膜循环，并且污染物是化学的通过锰氧化物纳米颗粒催化的反应分解。欧洲杯猜球平台这种阳光动力，自催化溶液在空气分析领域尤其吸引，因为它们的简单性和耐用性，在非常小的规模上纯化。
EMPA研究人员现在正在寻找想要将3D印刷的Airgel结构集成到新的高科技应用中的工业合作伙伴。
来源：http://www.empa.ch/