《ACS Nano》：西安交大研究人员在弹性陶瓷气凝胶3D打印技术研究方面取得进展

来源：西安交通大学材料学院

弹性陶瓷气凝胶是一种新型材料，具有重量轻、导热系数低、可恢复压缩性好等特点，在隔热、催化、过滤和航空航天等领域有着广泛的应用前景。然而，具有可调节物理和机械性能的合理设计的多尺度结构的弹性陶瓷气凝胶的构建仍然是一项重大挑战。

针对上述难题，西安交通大学王红洁教授团队开发了一种墨水直写3D打印与类化学气相沉积相结合的工艺，制备了具有可编程几何形状和可调控力/热性能的SiC纳米线气凝胶。所制备的具有点阵结构的SiC纳米线气凝胶，可实现压缩模量从0.012到5.800MPa约2个数量级的大范围调控。更重要的是，定制的轻质且有弹性的 SiC 纳米线气凝胶表现出低导热性 (0.046Wm–1K–1 )。通过对气凝胶点阵的结构调控，结合气凝胶良好的隔热性能，可以实现对热流的管理。目前的工作为弹性陶瓷气凝胶的设计和快速制造提供了另一种方法，有望用于柔性热管理装置、轻质工程结构和其他潜在应用。

相关研究成果以名为“Additive Manufacturing of Resilient SiC Nanowire Aerogels”的论文发表在《ACS Nano》期刊上。

相关论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.2c01039

图1. 通过直接墨水书写的 SiC 纳米线气凝胶的增材制造策略

图2. SiC 纳米线气凝胶晶格的形态和结构。

图3. 可压缩性。

图4. 热管理性能

小结

总之，通过增材制造弹性SiC纳米线气凝胶。可以获得具有设计复杂结构和可控密度的碳化硅纳米线气凝胶。SiC纳米线气凝胶显示出可调节的机械强度，使其能够适应特定的应用场景。碳化硅纳米线气凝胶还表现出低导热性，满足隔热相关应用。此外，鉴于全面的机械和隔热性能，3D构建的SiC纳米线气凝胶的潜在应用有望扩展到热管理以外的更高级领域，如高温过滤器、催化剂载体、电极隔膜以及能源和环境应用程序。