气凝胶：未来的微结构材料

气凝胶是一种极好的绝热材料。然而，到目前为止，它主要已经大规模地用于例如环境技术，物理实验或工业催化中。Empa的研究人员现在已经成功地使微电子学和精密工程可以使用气凝胶：最新一期的科学期刊《自然》上的一篇文章显示了如何以高精度制造由二氧化硅气凝胶和二氧化硅复合材料制成的3D打印零件。这为高科技行业，例如微电子，机器人技术，生物技术和传感器技术等领域打开了许多新的应用可能性。

 

 

后面简单的标题是“添加剂制造二氧化硅气凝胶”诚品在著名科学杂志上发表于7月20日自然-a突破性的发展是隐藏的。二氧化硅气凝胶是轻质的多孔泡沫，具有出色的隔热性。在实践中，它们还因其脆性而闻名，这就是为什么通常将它们用纤维或有机或生物聚合物增强以用于大规模应用的原因。由于其脆性断裂行为，也无法从较大的气凝胶块中锯出或磨碎小块。在小型化的模具中直接固化凝胶也不可靠-这导致高废品率。这就是为什么气凝胶几乎不能用于小规模的应用。

 

稳定，结构良好的微结构

 

由赵善宇，吉尔伯托·西奎拉（Gilberto Siqueira），威姆·马尔菲（Wim Malfait）和马蒂亚斯·科贝尔（Matthias Koebel）领导的Empa团队现在已经成功地使用3D打印机从二氧化硅气凝胶中生产出稳定，形状良好的微结构。印刷结构可以薄到十分之一毫米。二氧化硅气凝胶的热导率刚好低于16 mW /（m * K）-仅是聚苯乙烯的一半，甚至比不流动的空气层的26 mW /（m * K）还要低得多。同时，新型印刷硅胶气凝胶具有更好的机械性能，甚至可以进行钻孔和研磨。这为3D打印气凝胶成型品的后处理开辟了全新的可能性。

 

利用现在已申请专利的方法，可以精确地调节随后生产气凝胶的二氧化硅油墨的流动性和固化性能，从而使自支撑结构和薄薄的膜都可以被打印。作为悬垂结构的一个例子，研究人员打印了荷叶的花朵。由于二氧化硅气凝胶的疏水性和低密度，测试对象漂浮在水面上-就像其自然模型一样。这项新技术还使得首次打印复杂的3-D多材料微结构成为可能。