Adv. Funct. Mater：三維氣凝膠和多孔材料的添加劑制造
發布時間：2021-10-05 11:55:33 人氣：1224
一、文章概述
氣凝膠是一種高度多孔的結構，通過用空氣取代溶膠的液體溶劑而不會導致固體網絡的坍塌。與傳統的制造方法不同，增材制造(AM)已被應用于制造三維氣凝膠，其應用具有定制的幾何形狀、設計的孔隙形態、多材料結構等。到目前為止，三種主要的AM技術擠壓、噴墨和立體光刻，然后一個干燥工藝已經被提出額外制造3D功能氣凝膠。3D打印氣凝膠和多孔支架在組織工程、電化學能量存儲、控制藥物傳遞、傳感和軟機器人等多個領域的應用前景廣闊。在這篇文章中，詳細討論了氣凝膠和多孔支架AM中的步驟，并提供了這些AM的一般框架。然后，處理不同的后印工藝，以實現孔隙率干燥后，并提供機械強度、功能干燥后的熱或化學處理后。此外，還強調了由各種材料制成的3D打印氣凝膠/多孔支架的應用。
二、圖文導讀
圖1.用于制造定制形狀氣凝膠的3D打印策略的主要流程圖。
該過程從合成一種可打印的墨水開始，然后應用3D打印過程來固化具有所需形狀的墨水。3D打印過程之后采用適當的干燥方法，它可以消除液體成分，而不損害固體網絡。最后，應用熱或化學過程來增加機械強度或提供功能。
圖2.由各種材料制成的3D打印氣凝膠的時間發展圖。
EBP方法所使用的材料范圍包括合成聚合物、天然聚合物、還原氧化石墨烯、原始石墨烯、生物陶瓷以及MXenes。SLA一起使用的材料范圍包括二氧化硅、還原氧化石墨烯。IBP一起使用的材料范圍包括還原氧化石墨烯、銀納米線、還原型氧化石墨烯的復合材料。
圖3.針對EBP的各種油墨的可打印性測試對比圖。
（a）通過微針擠壓的濃度為20mgmL−1的糊狀氧化石墨烯基油墨的數字圖像。b)粘度隨剪切速率的函數。c)儲存和損失模量作為氧化石墨烯油墨剪切應力的函數。d)氯化鈣凝膠化對氧化石墨烯溶液流變性能和可打印性的影響。e)在墨配方中加入功能化劑后，錳基墨的流變性能和可打印性。
圖4.3D打印的MXene陣列和晶格圖。
圖5.氣凝膠和多孔支架增材制造材料的多樣性及其應用。
三、全文總結
綜上所述，氣凝膠因其非凡的性能，被認為是極低導熱率、模量、聲速、折射率、介電常數、高比表面積、可調密度的材料。在這篇綜述中，作者給我們概述了針對各種應用的氣凝膠的3D打印過程的細節，包括電化學儲能、摩擦電納米發生器、傳感器、執行器、生物醫學設備等。關于開發3D打印氣凝膠功能器件的研究仍在發展中。與采用傳統制造方法制造的氣凝膠相比，3D打印氣凝膠所用的材料范圍有待進一步改進。特別是對于陶瓷和金屬，在3D打印氣凝膠能夠得到研究的廣泛接受之前，需要探索不同類型的材料。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202103410
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