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Nature 揭示二氧化硅气凝胶微结构制造的突破性进展,3D打印是关键

发布来源:廊坊美尚瑞保温材料有限公司  发布日期: 2022-01-24  访问量:41

二氧化硅气凝胶是一种质轻的多孔结构泡沫塑料,具备优异的耐火性,二氧化硅气凝胶块状原材料已运用于环境技术、物理小实验或工业催化行业。

二氧化硅气凝胶原材料还有一个特性是延性,因为延性易造成破裂个人行为,因而无法从比较大的气凝胶块中切分成一小块,而根据中小型模贝立即干固疑胶的技术性不合格率高。这种是造成二氧化硅气凝胶原材料几乎不可以完成中小型运用的首要缘故。

依据3D科学合理谷的销售市场研究,较近发布在订刊 Nature中的研究成效揭露了小型二氧化硅气凝胶生产技术获得的颠覆性进度。来源于法国我国联邦政府试验室(Empa)的研究团队风采展示了怎样根据黑墨水直写3D打印技术性完成二氧化硅气凝胶原材料的高精生产制造。该技术性为诸多新科技领域的隔热保温运用打开了新的概率,例如电子光学、自动化技术、生物科技和传感器技术。

扩展气凝胶微型化运用

研究团队已取得成功应用3D打印生产制造出平稳、样子保持良好的多孔结构二氧化硅气凝胶,打印构造可以薄至十分之一mm。二氧化硅气凝胶的导热系数恰好小于16 mW /(m * K),仅是聚乙烯的一半,乃至比不流动性的空气的26 mW /(m * K)还需要低得多。

与此同时,新式3D打印二氧化硅气凝胶具备更强的物理性能,乃至可以开展打孔和碾磨。这为3D打印气凝胶成形的后处理工艺开拓了全新升级的概率。

3D打印气凝胶莲花样品,用以证实可以在3D打印中造成细致的气凝胶构造。来源于:Empa

研究团队运用如今已专利申请的方式,可以精准地调整二氧化硅印刷油墨的流通性和干固特性,进而完成自支撑点构造和塑料薄膜构造的3D打印。图内的莲花状3D打印二氧化硅气凝胶样品是一种垂悬构造。因为二氧化硅气凝胶的疏水性和密度低,检测目标可以悬浮在海面上,如同纯天然的芙蓉一样。

新技术应用还使初次打印繁杂的3D多原材料多孔结构变成很有可能。

热管理方法运用

有关这一技术性的运用方位,研究团队也做好了研究。在其中一个运用角度是热管理方法。

由气凝胶做成的小型订制抗干扰磁环可以合理地屏蔽掉电子元件的发热量。这种热图片表明了怎样屏蔽掉电脑主板上工作电压控制板的发热量(左边没有绝缘层,正中间带铝板,右边带3D打印的订制气凝胶块(较左边);鲜红色/蓝紫色:高温;翠绿色/深蓝色:超低温)。来源于: Empa

例如可以用以温度比较敏感部件的热屏蔽掉和部分“网络热点”的热管理方法。 另一个很有可能的运用是屏蔽掉诊疗假体内部的热原,使热源的外表温度不超过37度,进而发挥维护人体细胞的功效。

多功能性气凝胶膜

3D打印技术性促使双层/多原材料组成的制造更为靠谱和可反复,也是的新式气凝胶精细结构的生产具备可行性分析。

研究工作人员应用3D打印的气凝胶膜结构了“热分子结构”渗入泵,在没有运动构件,仅以太阳为推动力的情形下就可以运作。这类渗入泵的使用基本原理是根据在纳米孔或一维安全通道互联网中的受到限制汽体传送,表面层在一端热而在另一端冷。渗入泵的一侧夹杂了灰黑色氧化铬纳米颗粒。

空气过滤

在以上渗入泵的运用中,研究团队根据3D打印技术性可以将气凝胶变化为多功能性膜。假如将这一运用稍稍更改,则可以适用更普遍的行业。

例如,假如气体被污染物质或自然环境内毒素(如有机溶剂二甲苯)环境污染,则气体可以循环系统根据膜多次,污染物质被锰氧化物纳米颗粒催化反应的反映溶解。因为简易性和耐用度,这类运用太阳能发电为驱动力所建立的自催化反应解决方法,在小规模纳税人的气体剖析和净化处理行业尤其有诱惑力。

研究团队所刊登的毕业论文题目为 ‘Additive ** nufacturing of silica aerogels’ 。研究团队所指出的黑墨水直写3D打印技术性,可以将二氧化硅纳米颗粒混液(胶体溶液)中的二氧化硅气凝胶粉末状浆体转化成小型的二氧化硅气凝胶物件。因为疑胶颗粒物的摩尔分数高,印刷油墨主要表现出剪截稀化个人行为。这类原材料在打印期内非常容易穿过喷头,但在打印后黏度快速提升,进而保证打印物件维持其样子。3D打印后磷酸二氢铝在氢氧化钠中疑胶化。除此之外,毕业论文证实了可以融合作用纳米颗粒的简单性,并表明了这一技术性在热管理方法,微型气泵等方面的发展潜力。

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