Adv. Funct. Mater：三維氣凝膠和多孔材料的添加劑制造
一、文章概述
氣凝膠是一種高度多孔的結(jié)構(gòu)，通過(guò)用空氣取代溶膠的液體溶劑而不會(huì)導(dǎo)致固體網(wǎng)絡(luò)的坍塌。與傳統(tǒng)的制造方法不同，增材制造(AM)已被應(yīng)用于制造三維氣凝膠，其應(yīng)用具有定制的幾何形狀、設(shè)計(jì)的孔隙形態(tài)、多材料結(jié)構(gòu)等。到目前為止，三種主要的AM技術(shù)擠壓、噴墨和立體光刻，然后一個(gè)干燥工藝已經(jīng)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(xué)能量存儲(chǔ)、控制藥物傳遞、傳感和軟機(jī)器人等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。在這篇文章中，詳細(xì)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(shí)現(xiàn)孔隙率干燥后，并提供機(jī)械強(qiáng)度、功能干燥后的熱或化學(xué)處理后。此外，還強(qiáng)調(diào)了由各種材料制成的3D打印氣凝膠/多孔支架的應(yīng)用。
二、圖文導(dǎo)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(guò)程從合成一種可打印的墨水開(kāi)始，然后應(yīng)用3D打印過(guò)程來(lái)固化具有所需形狀的墨水。3D打印過(guò)程之后采用適當(dāng)?shù)母稍锓椒ǎ梢韵后w成分，而不損害固體網(wǎng)絡(luò)。最后，應(yīng)用熱或化學(xué)過(guò)程來(lái)增加機(jī)械強(qiáng)度或提供功能。
圖2.由各種材料制成的3D打印氣凝膠的時(shí)間發(fā)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(xiàn)、還原型氧化石墨烯的復(fù)合材料。
圖3.針對(duì)EBP的各種油墨的可打印性測(cè)試對(duì)比圖。
（a）通過(guò)微針擠壓的濃度為20mgmL−1的糊狀氧化石墨烯基油墨的數(shù)字圖像。b)粘度隨剪切速率的函數(shù)。c)儲(chǔ)存和損失模量作為氧化石墨烯油墨剪切應(yīng)力的函數(shù)。d)氯化鈣凝膠化對(duì)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(yīng)用。
三、全文總結(jié)
綜上所述，氣凝膠因其非凡的性能，被認(rèn)為是極低導(dǎo)熱率、模量、聲速、折射率、介電常數(shù)、高比表面積、可調(diào)密度的材料。在這篇綜述中，作者給我們概述了針對(duì)各種應(yīng)用的氣凝膠的3D打印過(guò)程的細(xì)節(jié)，包括電化學(xué)儲(chǔ)能、摩擦電納米發(fā)生器、傳感器、執(zhí)行器、生物醫(yī)學(xué)設(shè)備等。關(guān)于開(kāi)發(fā)3D打印氣凝膠功能器件的研究仍在發(fā)展中。與采用傳統(tǒng)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(jìn)一步改進(jìn)。特別是對(duì)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(lèi)型的材料。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202103410
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