由于其超低的热导率和开孔结构，硅气凝胶被广泛用于绝热、催化、物理、环境修复、光学装置和超高速颗粒捕获等领域。迄今为止，绝热材料是硅气凝胶的最大市场。硅气凝胶的一个缺点是其脆性。虽然纤维增强剂和粘合剂可以实现硅气凝胶在工业和建筑领域的大体积绝热保温，但是它们的可加工性差，再加上难以精确铸造小物体的能力，因此严重限制了硅气凝胶的小型化潜力。

近日，瑞士联邦材料科学与技术研究所Wim J. Malfait，Shanyu Zhao报道了一种直接油墨书写的增材制造方法，从稀释的二氧化硅纳米颗粒悬浮液（溶胶）中的硅气凝胶粉末浆液中构建微型硅气凝胶物。

文章要点

1）由于凝胶颗粒的体积分数较高，油墨表现出剪切稀化现象。因此，它们在印刷过程中很容易流过喷嘴，但在印刷后其粘度会迅速增加，从而确保印刷的对象保持其形状。印刷后，将硅溶胶在氨气气氛中凝胶化，以便能够随后加工成气凝胶。

2）印刷的气凝胶物体是纯二氧化硅，因此保留了硅气凝胶的高比表面积（751 m² g^-1）和超低的导热系数（15.9 mW m^-1 K^-1）。此外，功能纳米颗粒可以很容易地结合在一起。

3）通过印刷得到的硅气凝胶物可用于热管理，用作微型气泵和降解挥发性有机化合物，从而有力说明了该方案的应用潜力。

Zhao, S., Siqueira, G., Drdova, S. et al. Additive manufacturing of silica aerogels. Nature 584, 387–392 (2020)

DOI： 10.1038/s41586-020-2594-0

https://doi.org/10.1038/s41586-020-2594-0