二氧化硅是具備極低傳熱性和打孔構造的原材料，被普遍用以熱絕緣層，催化反應，物理學，環(huán)境衛(wèi)生整治，電子光學元器件和快速顆粒捕獲等行業(yè)。二氧化硅氣凝膠是目前為止科學研究較多和運用較普遍的氣凝膠種類。雖然氣凝膠有較高的抗壓強度凈重比，二氧化硅氣凝膠通常太脆，不可以根據加減法生產加工來加工。化學纖維提高原材料和粘接劑可用以擺脫問題，但他們的機械設備工藝性能差，鑄造精準小物件難度系數高，這限定了二氧化硅氣凝膠的實用化運用層面的發(fā)展?jié)摿?。較近，瑞士聯(lián)邦原材料科學與技術試驗室的Wim J.Malfait精英團隊明確提出了一種立即的黑墨水撰寫協(xié)議書，立即將二氧化硅氣凝膠粉末狀的（圖1f）漿體立即開展黑墨水撰寫（圖1a–e），來打印出二氧化硅氣凝膠，從這當中造成小型化的二氧化硅氣凝膠物件。因為疑膠顆粒物的摩爾分數高（較少40%），油墨主要表現(xiàn)出剪切稀化個人行為（圖1g，h）。黑墨水由直徑大約10μm的氣凝膠顆粒物構成，飄浮在膠體溶液中，二氧化硅納米顆粒的直徑大約10 nm。在打印出全過程中，因為剪切很稀，油墨非常容易穿過噴嘴，可是因為在沒有剪切的情形下黏度快速提升，因而在打印出后仍維持其樣子。打印出出的物件細條和噴嘴直徑低至100μm。假如在非常高的工作壓力下運作，打印出的直徑越小。印刷后，磷酸二氫鋁在氫氧化鈉中疑膠化，便于接著生產加工成氣凝膠。在超臨界萃取CO2除去有機溶劑以前，可對印刷的凝露開展疏水化烘干處理解決。印刷的二氧化硅氣凝膠物件具備高比表面（751m2g-1）和極低導熱率（15.9 mW m-1K-1），可用作熱管理方法，作為熱絕緣物和小型氣泵并溶解揮發(fā)物有機物。結果以Additive ** nufacturing of silica aerogels題寫發(fā)布在刊物《Nature》上

圖1：根據立即撰寫來增材二氧化硅氣凝膠。a，用以二氧化硅氣凝膠的立即黑墨水撰寫的計劃方案。純墨（深藍色）或用MnO 2金納米顆粒（金）功能性的油墨根據微噴嘴氣動式印刷。b，根據公稱直徑為410μm ，總流量為15 mm/s的錐形噴嘴從油墨SP2.5印刷的硅膠材料3D蓮花。c – e，b凝結前（c），二氧化氮誘發(fā)的膠凝后（d）和干躁后（e）的凝膠劑相片。f，二氧化硅氣凝膠的粒度分析。g，不一樣油墨的剪切稀化個人行為。h，不一樣油墨的儲能技術（G '）和耗損（G ″）彈性模量與剪切內應力的關聯(lián)。

創(chuàng)作者以高高保真和精密度（圖2a–c，e）打印出了各種各樣氣凝膠物件，包含蜂窩狀，3D晶格常數和雙層持續(xù)膜。印刷的長絲保存明直徑（例如327±6μm）的環(huán)形截面。油墨的粘滯性可以融入于具備比較大垂懸和跨距比較大的敞開式構造，黏度較高（圖2d）;高粘度使長絲可以結合成持續(xù)沒有縫隙的膜（圖2e）。初始的氣凝膠顆粒物被置入到由二氧化硅膠體溶液衍化出密度低氣凝膠栽培基質。這種較高密度的晶體（圖2f–i）產生的自鎖互鎖顆粒物沉積是立即顆粒物觸碰的（圖2j–l）。

圖2：3D打印出的物件，他們的宏觀構造和選中的特點。a，一個10層蜂窩狀，410μm錐形噴嘴。b，33層的方格正方體。c，各種各樣3D圖案設計。d，晶格常數的掃描儀透射電鏡（SEM）圖象。e，雙層持續(xù)膜。f，印刷長絲的外表層。g，2個細條中間的頁面。H，以g表明的橘色框地區(qū)的變大倍率，置入密度低氣凝膠栽培基質（淺灰）中的自鎖互鎖氣凝膠顆粒物（深灰）。i，是h中橘色框地區(qū)的變大倍數，突顯了2個氣凝膠相。j，印刷的氣凝膠鎢絲的計算機斷層掃描切成片。k，以j表明的橘色框地區(qū)的3D容積3D渲染。l，x – y切成片。m，在77 K下的N 2吸附等溫線。n，直徑遍布的Barrett–Joyner–Halenda（ ** H）剖析。o，熱重分析。

印刷的物件由疏水性二氧化硅氣凝膠構成，有機溶劑可徹底清洗黏度調理劑。密度高的和密度低氣凝膠相是聯(lián)接的次級線圈二氧化硅顆粒物和高介孔率的互聯(lián)網（圖2i）。二氧化硅氣凝膠粉末狀原材料的氮吸附等溫線與印刷物類似。比表面從697 m2g-1提升到751m2g-1，均值直徑從11.8 nm提升到12.6 nm（圖2m，n）。較高表觀密度（0.18±0.02 g cm-3）與密度低二氧化硅氣凝膠相在全部物件中的生長發(fā)育相關。中孔容積大（3.13 cm3g-1）限定了氣相色譜傳輸。印刷后的氣凝膠在25°C下的導熱系數為15.9 mW m-1K-1，遠小于靜放氣體的導熱系數、基本絕緣層材料及其目前為止報導的一切3D打印出物件。印刷后的氣凝膠比二氧化硅氣凝膠粉末狀原材料具備更多的耐熱性和機械設備工藝性能（圖2o）。

為了更好地演試二氧化硅氣凝膠的絕緣層運用，創(chuàng)作者將規(guī)格和壁厚可調整的氣凝膠打印出到了板材上（圖3a，b）。當置放在發(fā)熱板（150°C）或冰塊兒（-20°C）處時，熱像儀表明溫度轉變與氣凝膠復合絕緣子的薄厚相關（圖3c，d）。融合適度置放的傳熱體和散熱器，二氧化硅氣凝膠的極低傳熱性及其生產制造繁雜幾何圖形形態(tài)為熱管理方法帶來了新的機遇，如假體、智能穿戴設備、微機電系統(tǒng)、智能機和光學儀器。二氧化硅氣凝膠還可以用在根源處防護發(fā)熱量的熱管理方法中，創(chuàng)作者將印刷的氣凝膠絕緣物帽蓋與熱管散熱器緊密結合，這可緩解電路板上的部分網絡熱點，使發(fā)燙部件可以安全性觸碰（圖3e–l）。結果證實，熱敏電阻部件可以獲得維護。含有印刷氣凝膠帽的曝露于觸碰熱的電力電容器的部分溫度僅為36°C，而沒有防護層的電力電容器的部分溫度為75°C，含有由同樣薄厚的傳統(tǒng)式復合絕緣子做成的帽的48°C 。

圖3：熱管理方法。a，疑膠列陣的制定和3D打印出。b，數字圖像。c，超出0.5鐘頭的均衡后放到發(fā)熱板上的紅外線圖象。d，在超出0.5鐘頭的均衡后放置冰塊兒處時的紅外線圖象。e，i，打印出的氣凝膠成分的手稿（e）和相片（i）。f – h，j – l，在穩(wěn)壓電源上既不沉都沒有絕緣物的線路板的相片（f – h）和紅外線圖象（j – l），鋁板為散熱器（g，k），與此同時具備散熱器和絕緣物（h，l）。

二氧化硅氣凝膠的另一個運用是應用氣凝膠膜做為熱揮發(fā)打氣泵。當熱梯度被增加到毛細血管，其直徑貼近汽體分子結構的真空磁導率長短的熱蒸發(fā)造成汽體流（圖4A）。二氧化硅氣凝膠因在其中孔容積金剛級傳熱系數低而變成Knudsen水下混凝土的理想化膜原材料，可保持熱梯度。然后，創(chuàng)作者印刷了薄的二氧化硅氣凝膠膜，其高層包括（灰黑色）斜方錳礦MnO2納米粒子（圖4b-e）。遭受光輻射后，膜的灰黑色MnO2一側溫度上升，為此在膜上全自動產生由熱揮發(fā)推動的氣旋（圖4f），對揮發(fā)物有機物（VOC）開展光熱催化反應溶解（圖4g）。

圖4：外置光驅熱揮發(fā)打氣泵，與此同時VOC溶解。a，熱植物呼吸作用。溫度場會造成汽體分子結構從這當中孔膜的冷（深藍色）側挪到熱（鮮紅色）側。b，兩層二氧化硅氣凝膠膜。c，二種黑墨水中間的頁面的SEM圖象。d，c中橘色框地區(qū)的變大圖，表明二氧化硅氣凝膠中的MnO 2遍布。e，d中橘色框地區(qū)的變大圖，表明MnO 2顆粒物。f，外置光驅特性。g，熱蒸發(fā)全過程中二甲苯的催化氧化溶解。

創(chuàng)作者明確提出的增材方式可制造出高精密和樣子高高保真的二氧化硅氣凝膠物件，并具備別的作用和優(yōu)異的材質特點，尤其是極低導熱率和高介孔性。3D打印出全過程防止了加減法生產制造的問題，并為二氧化硅氣凝膠開拓了新的主要用途。創(chuàng)作者覺得針對保溫材料，增材將完成小型化運用（例如便攜式設備和通訊產品），進而提升工業(yè)生產和工程建筑保溫材料中原有的二氧化硅氣凝膠銷售市場。除此之外，可以輕輕松松地將顆粒物或高聚物基團融合到油墨中，為此生產制造具備室內空間轉變作用的物件。這使二氧化硅氣凝膠在電氣設備，帶磁，電子光學，有機化學和醫(yī)藥學運用的潛力巨大，還可將氣凝膠相被集成化到優(yōu)秀的多原材料構架中。