Page 61 - 《精细化工》2022年第10期

第 10 期 张克勤，等: 3D 打印气凝胶的研究现状 ·1995·

墨烯气凝胶为可压缩电极，四氟乙烯-六氟丙烯共聚 擦纳米发电机在 2.5 Hz 的工作频率下能够产生高达
物（FEP）为摩擦层，铝片为另一种摩擦层和电极 117.6 V 的开路电压和 1.48 µA 的短路电压，足以驱动
材料构建了具有高输出性能的摩擦纳米发电机。3D 10 个 LED 灯泡（图 8b）。由此可见，3D 打印气凝胶
打印石墨烯气凝胶的多级孔隙结构使得摩擦过程中 能解决传统气凝胶无法形成复杂结构的缺点，其独特
能产生更多电荷，使仅有 2 cm× 3 cm 摩擦面积的摩 的多级孔隙结构在介电领域中有潜在的应用前景。

图 8 基于 3D 打印多孔碳气凝胶的低温超级电容器（a） [53] ；基于 3D 打印石墨烯气凝胶构建的摩擦纳米发电机（b） [28]
Fig. 8 3D printed porous carbon aerogels for low temperature supercapacitors(a) [53] ; Triboelectric nanogenerator
accomplished by 3D printed graphene aerogel (b) [28]

3.3 在组织工程中的应用 结构。比如：IGLESIAS-MEJUTO 等 [58] 以海藻酸盐/
以纤维素 [56] 、丝素 [57] 等生物质气凝胶材料为代 羟基磷灰石（HA）复合凝胶为墨水，通过 3D 打印
表的气凝胶支架在组织工程中具有重要的作用。这 和 ScCO 2 干燥制备了具有良好生物相容性的 3D 打
是由于气凝胶支架具有相互连通的极多孔隙结构， 印气凝胶支架，并利用体外划痕测试表明，不同 HA
它能够为细胞生长提供所需的营养物质，并为细胞 含量的海藻酸盐/HA 气凝胶支架可以有效刺激小鼠
的生长提供空间模板。因此，需要气凝胶支架具有 胚胎成纤维细胞（BALB）迁移。CHEN 等 [59] 以明
一定的机械性能并且能够被制成所需的特定结构。 胶/聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）气凝胶为研究
组织工程中通常要求三维生物支架具有较宽的孔隙 对象，测试比较了 3D 打印气凝胶支架与非 3D 打印
范围，但是传统的气凝胶材料缺乏大尺寸孔隙。基 气凝胶支架在体外软骨再生中的效果，均证实 3D
于此，将 3D 打印应用到气凝胶生物支架中，不仅 打印气凝胶支架具有比非 3D 打印气凝胶支架更好
可以制备具有高度复杂结构的可定制化支架结构， 的效果。YUAN 等 [60] 制备了具有不同聚丙交酯/明胶
也可以通过 3D 打印赋予气凝胶支架可设计的大孔 纳米短纤维（PLLA/gel TSF）含量的筒状 3D 打印