二氧化硅（SiO2）氣凝膠因其高孔隙率、高孔容、大比表面積、卓越的保溫隔熱、聲阻抗、阻燃等特性，成為目前使用最廣泛的氣凝膠材料。其溶膠-凝膠制備工藝使得SiO2基氣凝膠主要通過模具澆鑄成型，難以獲得復(fù)雜立體結(jié)構(gòu)。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)為構(gòu)筑可定制化、具有復(fù)雜宏觀形態(tài)的SiO2基氣凝膠提供可能。其中，光固化3D打印能夠?qū)崿F(xiàn)更高的構(gòu)筑精度和快速規(guī)模化制造。然而，光固化3D打印依賴于光敏樹脂的光固化來實(shí)現(xiàn)三維制造，在前驅(qū)體中引入光敏基團(tuán)會(huì)顯著降低氣凝膠制件的本征特性，后處理去除有機(jī)組分也不可避免地對(duì)氣凝膠結(jié)構(gòu)造成破壞。
圖1. DLP打印SiO2基氣凝膠的制備路線、形貌結(jié)構(gòu)
圖2. DLP打印SiO2基氣凝膠機(jī)械性能和阻燃性
圖3. 氣凝膠-環(huán)氧樹脂基互穿相納米復(fù)合材料的制備路線、形貌和機(jī)械性能
圖4. 氣凝膠-離子凝膠/水凝膠互穿相納米復(fù)合材料
本研究表明傳統(tǒng)的溶膠-凝膠工藝可與光固化3D打印技術(shù)相匹配，通過自發(fā)的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變降低打印過程對(duì)光固化的過度依賴，在保留材料本征特性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜宏觀結(jié)構(gòu)的制備，該策略可擴(kuò)展到鈦、鋁、釩和鋯等其他溶膠-凝膠體系，極大地擴(kuò)展光固化3D打印的材料范圍。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202204906
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