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气凝胶是一种介孔溶胶-凝胶材料，是世界上密度最小的固体，具有高比表面积（–1,m2g-1）和低密度（0.–0.gcm-3）等特点。气凝胶是由空气或自由空间与陶瓷，金属，颗粒，粉末或碳固体介质组成，其中空气或自由空间的比例99％。因此，气凝胶可以非常轻。除此之外，由于其导热率低至12mWm-1K-1，所以又被称作超级绝缘体。目前，各种不同材质的气凝胶被相继开发出来，并取得了令人瞩目的优异性能。其中，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。二氧化硅气凝胶在工业和建筑保温材料中被大量使用，每年市场约2.2亿美元。尽管气凝胶具有极高的强度/重量比，但是，气凝胶具有本征的易碎性，难以通过常规的机械加工来制造小型物体，导致其大规模应用之路并不顺畅。为了解决这个问题，研究人员发现3D打印在构建气凝胶物体方面独具优势，目前已经在石墨烯、氧化石墨烯、氮化碳、金、纤维素等气凝胶领域得到了良好的验证。但是，对于纯SiO2气凝胶而言，3D打印依然充满挑战，可谓几乎不可能！有鉴于此，瑞士联邦材料科学与技术实验室WimJ.Malfait和ShanyuZhao等人报道了一种可以3D打印SiO2气凝胶物体的新方法，从而为SiO2气凝胶的规模化应用打开了新方向。图1.基本流程要点1.制备过程研究人员将二氧化硅气凝胶粉末（粒度为4–20μm）置于1-戊醇基二氧化硅溶胶中形成浆液，通过直接墨水书写的方式来打印纯二氧化硅气凝胶物体。由于戊醇的蒸气压较低（比水的蒸气压低18倍，20°C），可防止干燥引起的表面损坏，即使延长打印时间也能维持稳定。对于小型应用，使用工业级二氧化硅气凝胶粉所产生的额外成本可以忽略不计。图2.3D打印纯二氧化硅气凝胶物体要点2.制备关键高含量的凝胶颗粒（至少40V％）：使得墨水表现出剪切稀化现象，以满足直接进行墨水书写的需求。墨水由直径约10μm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10nm。添加聚（丙二醇）双（2-氨基丙基醚）：增加油墨的粘度，以防止固液相分离，并改善了溶胶-凝胶转变过程中的均质性，墨水的保质期可达到20天以上。氨蒸汽活化：在被打印后，将之前掺入油墨中的硅溶胶用氨蒸汽活化，以粘合气凝胶颗粒并用硅胶填充空隙，便于随后加工成气凝胶要点3.应用潜力纯二氧化硅气凝胶物体具有典型的二氧化硅气凝胶的高比表面积（m2g-1）和超低导热率（15.9mWm-1K-1）。此外，研究发现，这种纯二氧化硅气凝胶物体可以简便地和功能纳米颗粒相复合使用，3D打印后的二氧化硅气凝胶物体在热管理，微型气泵降解挥发性有机化合物等方面表现出诱人的应用前景。图3.热管理应用图4.VOC降解应用总之，本研究发展了一种3D打印SiO2气凝胶宏观物体的新方法，为SiO2气凝胶的规模化应用打开了一扇大门。

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