氣凝膠是一種高度多孔的結(jié)構(gòu)，通過用空氣代替凝膠的液體溶劑而不會導(dǎo)致固體網(wǎng)絡(luò)坍塌。與傳統(tǒng)的制造方法不同，增材制造 (AM) 已被應(yīng)用于制造具有特定于其應(yīng)用的定制幾何形狀、設(shè)計的孔隙形態(tài)、多材料結(jié)構(gòu)等的 3D 氣凝膠。迄今為止，三種主要的增材制造技術(shù)（擠出、噴墨和立體光刻）緊隨其后已經(jīng)提出通過干燥過程來增材制造 3D 功能氣凝膠。3D 打印的氣凝膠和多孔支架在組織工程、電化學(xué)儲能、受控藥物輸送、傳感和軟機(jī)器人等各種應(yīng)用中顯示出巨大的前景。
圖1 用于制造定制形狀的氣凝膠的 3D 打印策略的主要步驟。過程從可打印墨水的合成開始，然后應(yīng)用 3D 打印過程將墨水固化為所需的形狀。3D 打印過程之后是適當(dāng)?shù)母稍锓椒?，該方法可以消除液體成分，而不會損壞固體網(wǎng)絡(luò)。最后，應(yīng)用諸如熱和/或化學(xué)過程的后處理以增加機(jī)械強(qiáng)度和/或提供功能。
在這篇綜述中，作者們討論了氣凝膠和多孔支架的 AM 中包含的步驟的細(xì)節(jié)，并為這些 AM 提供了一個一般框架。然后，處理不同的印后工藝以實現(xiàn)孔隙率（干燥后）；提供機(jī)械強(qiáng)度、功能性或兩者（在干燥后熱處理或化學(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。回顧總結(jié)了當(dāng)前的挑戰(zhàn)以及對下一代 3D 打印氣凝膠和多孔支架的展望。
相關(guān)綜述論文以題為Additive Manufacturing of 3D Aerogels and Porous Scaffolds: A Review發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上。通訊作者是美國加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室Fang Qian、堪薩斯州立大學(xué)Dong Lin助理教授和東北大學(xué)祝紅麗教授。
參考文獻(xiàn)：
doi.org/10.1002/adfm.202103410
