二氧化矽氣凝膠是一種輕質的多孔泡沫，具有出色的隔熱性，二氧化矽氣凝膠大塊材料已應用於環境技術、物理實驗或工業催化領域。
二氧化矽氣凝膠材料還有一個性能是脆性，由於脆性易導致斷裂行為，因此難以從較大的氣凝膠塊中分割成小塊，而通過小型模具直接固化凝膠的技術廢品率高。這些是導致二氧化矽氣凝膠材料幾乎不能實現小型應用的主要原因。
根據3D科學谷的市場研究，近期發表在訂刊Nature中的研究成果揭示了微型二氧化矽氣凝膠製造技術取得的突破性進展。來自瑞士國家聯邦實驗室（Empa）的研究團隊展示了如何通過墨水直寫3D列印技術實現二氧化矽氣凝膠材料的高精度製造。該技術為眾多高科技行業的隔熱應用打開了新的可能性，例如微電子、機器人技術、生物技術和傳感器技術。
來源：Nature
拓展氣凝膠小型化應用
研究團隊已成功使用3D列印生產出穩定、形狀良好的微結構二氧化矽氣凝膠，列印結構可以薄至十分之一毫米。二氧化矽氣凝膠的熱導率剛好低於16 mW /（m * K），僅是聚苯乙烯的一半，甚至比不流動的空氣層的26 mW /（m * K）還要低得多。
同時，新型3D列印二氧化矽氣凝膠具有更好的機械性能，甚至可以進行鑽孔和研磨。這為3D列印氣凝膠成型的後處理開闢了全新的可能性。
3D列印氣凝膠蓮花樣件，用於證明可以在3D列印中產生精細的氣凝膠結構。來源：Empa
研究團隊利用現在已申請專利的方法，可以精確地調節二氧化矽油墨的流動性和固化性能，從而實現自支撐結構和薄膜結構的3D列印。圖中的蓮花狀3D列印二氧化矽氣凝膠樣件是一種懸垂結構。由於二氧化矽氣凝膠的疏水性和低密度，測試對象能夠漂浮在水面上，就像天然的蓮花一樣。
新技術還使首次列印複雜的3D多材料微結構成為可能。
熱管理應用
關於這一技術的應用方向，研究團隊也進行了探究。其中一個應用方向是熱管理。
由氣凝膠製成的微型定製屏蔽罩可以有效地屏蔽電子元器件的熱量。這些熱圖像顯示了如何屏蔽主板上電壓控制器的熱量（左側不帶絕緣，中間帶鋁條，右側帶3D列印的定製氣凝膠塊（最左側）；紅色/紫色：高溫；綠色/藍色：低溫）。來源: Empa
例如可以用於溫度敏感組件的熱屏蔽和局部「熱點」的熱管理。 另一個可能的應用是屏蔽醫療植入物內部的熱源，使熱源的表面溫度不超過37度，從而起到保護人體組織的作用。
功能性氣凝膠膜
3D列印技術使得多層/多材料組合的生產更加可靠和可重複，也是的新型氣凝膠精細結構的製造具有可行性。
研究人員使用3D列印的氣凝膠膜構造了「熱分子」滲透泵，在沒有任何活動部件，僅以太陽能為動力的情況下就可以運行。這種滲透泵的操作原理是基於在納米級孔或一維通道網絡中的受限氣體傳輸，孔壁在一端熱而在另一端冷。滲透泵的一側摻雜了黑色氧化錳納米顆粒。
空氣淨化
在以上滲透泵的應用中，研究團隊通過3D列印技術能夠將氣凝膠轉變為功能性膜。如果將這一應用稍加改變，則可以適用於更廣泛的領域。
比如說，如果空氣被汙染物或環境毒素（如溶劑甲苯）汙染，則空氣可以循環通過膜數次，汙染物被錳氧化物納米顆粒催化的反應分解。由於簡單性和耐用性，這種利用太陽能為動力所實現的自催化解決方案，在小規模的空氣分析和淨化領域特別有吸引力。
研究團隊所發表的論文題目為 『Additive manufacturing of silica aerogels』 。研究團隊所提出的墨水直寫3D列印技術，可以將二氧化矽納米顆粒懸浮液（溶膠）中的二氧化矽氣凝膠粉末漿液生成微型的二氧化矽氣凝膠物體。由於凝膠顆粒的體積分數高，油墨表現出剪切稀化行為。這種材料在列印期間很容易流過噴嘴，但在列印後粘度迅速增加，從而確保列印物體保持其形狀。3D列印後矽溶膠在氨氣中凝膠化。此外，論文證明了可以結合功能納米顆粒的簡易性，並說明了這一技術在熱管理，微型氣泵等領域的潛力。
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