可生物降解的氣凝膠：來自 3D 打印機(jī)的氣狀纖維素

乍一看，可生物降解材料、3D 打印墨水和氣凝膠似乎沒有太多共同點。這三者未來都有巨大的潛力;然而，“綠色”材料不會污染環(huán)境，3D打印可以制造復(fù)雜的結(jié)構(gòu)而不產(chǎn)生浪費，超輕氣凝膠是極好的隔熱體。

Empa 研究人員現(xiàn)已成功地將所有這些優(yōu)點結(jié)合在一種材料中。他們的基于纖維素的可 3D 打印氣凝膠的用途甚至更多。該研究發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)》雜志上。

該材料是在 Empa 建筑能源材料和組件實驗室的 Deeptanshu Svaraman、Wim Malfait 和 Shanyu Zhu 的領(lǐng)導(dǎo)下，與纖維素和木材材料和先進(jìn)分析技術(shù)實驗室以及 X 射線分析中心合作創(chuàng)建的。

2020 年，Zhao 和 Malfait 與其他研究人員一起開發(fā)了一種打印二氧化硅氣凝膠的工藝。這不是一項簡單的任務(wù)：二氧化硅氣凝膠是泡沫狀材料，具有高度開孔且脆性。在 Empa 開發(fā)之前，將它們塑造成復(fù)雜的形式幾乎是不可能的。 “下一步是將我們的打印技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械性能更堅固的生物基氣凝膠上，這是合乎邏輯的，”趙說。

研究人員選擇了地球上最常見的生物聚合物作為起始材料：纖維素。使用簡單的加工步驟可以從這種植物材料中獲得各種納米顆粒。博士生西瓦拉曼使用兩種類型的納米顆粒——纖維素納米晶體和纖維素納米纖維——來生產(chǎn)用于打印生物氣凝膠的“墨水”。

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