Page 53 - 《精细化工》2022年第10期
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第 10 期 张克勤，等: 3D 打印气凝胶的研究现状 ·1987·
蔽 [7] 等领域具有重要意义。自 1931 年二氧化硅 计进行调控，从而达到调整 3D 打印气凝胶的吸附、
[9]
[8]
（SiO 2 ）气凝胶 首次出现以来，金属氧化物材料 、 传质和导电等性能的目的，使其可以被应用在各种
[6]
碳基材料 、有机聚合物材料 [10] 、无氧陶瓷材料 [11] 特殊场景中 [14] 。本文对 3D 打印气凝胶的发展进行
等都已经被成功制成了相应的气凝胶。但是气凝胶 了梳理和总结，介绍了可用于气凝胶制备的 3D 打
的低密度和低强度大幅度限制了气凝胶的后加工与 印技术，并阐述了 3D 打印气凝胶的种类以及它们
可操作性。并且气凝胶的传统制备方法通过在相应 的可能应用方向和领域，同时对其未来发展的机遇、
的模具中制成凝胶，再经过固化、干燥处理（常压 挑战及如何助力相关领域的研究工作做出了展望。
干燥、冷冻干燥或超临界干燥）除去液体组分形成
气凝胶材料 [12] ，导致制备具有复杂形状的气凝胶材 1 基于气凝胶的 3D 打印技术
料通常需要定制对应的模具。这种方法价格昂贵也
不够环保，不符合绿色可持续发展的要求，因此， 自 2015 年加利福尼亚大学的 ZHU 等 [15] 首次报
亟需可个性化定制具有复杂形状的新型制造技术来 道了通过 3D 打印制备的石墨烯气凝胶后，3D 打印
解决这一问题 [13] 。 气凝胶逐渐成为研究热点。目前，研究人员已开发
相比之下，利用 3D 打印技术制备气凝胶既不 了多种材料体系、基于不同 3D 打印方法（挤出式、
需要额外定制模具，又可以创建更复杂的形状结构， 光固化等）的 3D 打印气凝胶材料，并逐渐实现了
从而明显简化生产流程、降低生产成本。同时，3D 它们在纳米能源、保温隔热、超级电容器等领域的
打印气凝胶内部的宏观多孔结构可以借助数字化设 应用（图 1）。
图 1 3D 打印气凝胶的发展历史 [15-22]
Fig.1 Timeline of 3D printed aerogels [15-22]
