由于超低的导热性、多孔性，硅气凝胶材料广泛应用于热绝缘、催化、物理学、环保、光学设备、超高速粒子捕获等领域。目前热绝缘是硅气凝胶的主要应用领域和市场，但是其具有易脆性。纤维增强和粘结剂能够克服此类缺陷，但是力学性能较差，并且难以准确得到结构确定的小体积物体。有鉴于此，瑞士联邦材料科学与技术研究所（EMPA）Shanyu Zhao，Wim J. Malfait等报道了一种直接的书写方法从硅气凝胶粉末浆料稀释成二氧化硅纳米粒子悬浮液，构建微结构硅气凝胶材料。

本文要点：

（1）

由于凝胶粒子的高体积分数，这种气凝胶墨水具有剪切稀化作用。因此，当气凝胶在打印过程中能够更好的通过喷嘴，但是在打印后黏度迅速增加，并因此保持了其结构。在打印后，硅气凝胶在氨水气氛中进行凝胶化，由此形成硅气凝胶。得到的硅气凝胶展现了超高的比表面积（751 m²/g，孔道达到12.6 nm），绝热性能优异（15.9 mW m^-1 K^-1）（低于空气的绝热26 mW m^-1 K^-1；传统绝热材料＞30 mW m^-1 K^-1）。

（2）

作者测试了该材料用于温度管理器件。通过将SiO₂和MnO₂一同进行打印，实现了挥发性有机物降解能力的光驱动热蒸发气体泵（thermal transpiration gas pump）。此外，通过和其他材料进行混合打印，能够得到各种多功能材料，比如电学、磁性、光学、化学、医药等领域中得以应用。

参考文献

Shanyu Zhao*, Gilberto Siqueira, Sarka Drdova, David Norris, Christopher Ubert, Anne Bonnin, Sandra Galmarini, Michal Ganobjak, Zhengyuan Pan, Samuel Brunner, Gustav Nyström, Jing Wang, Matthias M. Koebel & Wim J. Malfait*

Additive manufacturing of silica aerogels, Nature 2020, 584, 387–392

DOI: 10.1038/s41586-020-2594-0

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2594-0