二氧化硅气凝胶具有极低的热导率和其独特的开孔结构,在隔热、催化、物理、环境修复、光学设备和超高速粒子捕获等方面有着广泛的应用。它的一个主要缺点是较脆。虽然在一些体积较大的应用如建筑隔热设计方面,可以利用纤维增强或者胶黏剂的方法解决较脆的问题。但是,在制备小型二氧化硅气凝胶时仍然受到限制。增材制造为小型化提供了思路,但一直被认为不适用于制备二氧化硅气凝胶。近日,瑞士联邦材料实验室的赵善宇研究员、Wim J. Malfait研究员合作利用3D打印技术将二氧化硅气凝胶颗粒与二氧化硅溶胶结合,首次成功制备出微型二氧化硅气凝胶。该气凝胶只含二氧化硅,且比表面积高达751 m2/g,热导率仅为15.9 mW/(m·K)。该研究以题为“Additive manufacturing of silica aerogels”发表在《Nature》上。
【增材制造的过程】
图1 增材制造制备二氧化硅气凝胶的过程示意图
【二氧化硅气凝胶的形貌】
图2 二氧化硅气凝胶的微观结构、气体吸附性能和热稳定性
【气凝胶在热管理方面的应用】
图3 二氧化硅气凝胶的热管理应用
【气凝胶在气体吸附和分解方面的应用】
图4 气凝胶在气体吸附和分解中的应用
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