氣凝膠製備又出新工藝，這次它能用於微電子等先進領域了

2020-09-03 石墨烯聯盟


氣凝膠最大的特點就是輕，同時極高的孔洞率使它成為了目前公認熱導率最低的固體材料。但實際上氣凝膠也以「脆」而聞名——採用普通工藝製備的氣凝膠，一旦想進行分割等步驟，很容易便會碎成渣渣，這就是為什麼氣凝膠一般只用於大規模應用（如環境技術、物理實驗或工業催化）而很難用於小規模應用的原因。

一捏就碎的普通氣凝膠

擁有這麼出色的隔熱性能，卻因為無法小型化而與電子器件等小規模應用絕緣，實在是太可惜了，因此科學家們從未放棄過對小型氣凝膠製備技術的追求。比如說在最新一期的科學雜誌《自然》上，一篇來自Empa研究人員的文章就展示了如何高精度地製造由二氧化矽氣凝膠和二氧化矽複合材料製成的3D列印零件。

為了證明精細的氣凝膠結構可以在3D列印中生成，研究人員列印了一朵用氣凝膠製成的蓮花

據悉，通過3D列印出來的氣凝膠結構可以薄到十分之一毫米且熱導率只有聚苯乙烯的一半，剛好低於16MW/(m·k)，明顯低於不移動的空氣層的26MW/(m·k)。同時，這種列印出來的二氧化矽具有更好的機械性能，甚至可以在上面鑽孔和研磨。可以說，新型的製備工藝為二氧化矽氣凝膠的後期處理和應用開闢了全新的可能性。

作為懸挑結構的一個例子，研究人員列印了荷花的葉子和花朵。由於疏水性和低密度的原因，測試對象還可以像它的自然模型一樣漂浮在水面上

有了這樣的技術，即使是最小的電子元件彼此之間的熱絕緣也變得相對簡單了。研究人員通過實驗證明了3D列印氣凝膠在溫度敏感組件中確實能夠很好地控制局部「熱點」，防止熱量擴散。此外，良好的隔熱性能也使得它能用於屏蔽醫療植入物的熱源，保證其與人體接觸的表面溫度不超過37℃，從而保護身體組織。

由氣凝膠製成的微型定製防護罩可以有效地屏蔽電子元件的熱量

目前，Empa的研究人員正在尋找那些希望將3D列印氣凝膠結構整合到新的高科技應用中的工業合作夥伴。

來源：粉體圈

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