氣凝膠最大的特點(diǎn)就是輕，同時(shí)極高的孔洞率使它成為了目前公認(rèn)熱導(dǎo)率最低的固體材料。但實(shí)際上氣凝膠也以“脆”而聞名——采用普通工藝制備的氣凝膠，一旦想進(jìn)行分割等步驟，很容易便會(huì)碎成渣渣，這就是為什么氣凝膠一般只用于大規(guī)模應(yīng)用（如環(huán)境技術(shù)、物理實(shí)驗(yàn)或工業(yè)催化）而很難用于小規(guī)模應(yīng)用的原因。

一捏就碎的普通氣凝膠

擁有這么出色的隔熱性能，卻因?yàn)闊o(wú)法小型化而與電子器件等小規(guī)模應(yīng)用絕緣，實(shí)在是太可惜了，因此科學(xué)家們從未放棄過(guò)對(duì)小型氣凝膠制備技術(shù)的追求。比如說(shuō)在最新一期的科學(xué)雜志《自然》上，一篇來(lái)自Empa研究人員的文章就展示了如何高精度地制造由二氧化硅氣凝膠和二氧化硅復(fù)合材料制成的3D打印零件。

為了證明精細(xì)的氣凝膠結(jié)構(gòu)可以在3D打印中生成，研究人員打印了一朵用氣凝膠制成的蓮花

據(jù)悉，通過(guò)3D打印出來(lái)的氣凝膠結(jié)構(gòu)可以薄到十分之一毫米且熱導(dǎo)率只有聚苯乙烯的一半，剛好低于16MW/(m·k)——明顯低于不移動(dòng)的空氣層的26MW/(m·k)。同時(shí)，這種打印出來(lái)的二氧化硅具有更好的機(jī)械性能，甚至可以在上面鉆孔和研磨。可以說(shuō)，新型的制備工藝為二氧化硅氣凝膠的后期處理和應(yīng)用開(kāi)辟了全新的可能性。

作為懸挑結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子，研究人員打印了荷花的葉子和花朵。由于疏水性和低密度的原因，測(cè)試對(duì)象還可以像它的自然模型一樣漂浮在水面上

有了這樣的技術(shù)，即使是最小的電子元件彼此之間的熱絕緣也變得相對(duì)簡(jiǎn)單了。研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了3D打印氣凝膠在溫度敏感組件中確實(shí)能夠很好地控制局部“熱點(diǎn)”，防止熱量擴(kuò)散。此外，良好的隔熱性能也使得它能用于屏蔽醫(yī)療植入物的熱源，保證其與人體接觸的表面溫度不超過(guò)37℃，從而保護(hù)身體組織。

由氣凝膠制成的微型定制防護(hù)罩可以有效地屏蔽電子元件的熱量

目前，Empa的研究人員正在尋找那些希望將3D打印氣凝膠結(jié)構(gòu)整合到新的高科技應(yīng)用中的工業(yè)合作伙伴。

粉體圈Coco編譯