Impression 3D d'aérogels de silice pour les applications à petite échelle

Impression 3D d'aérogels de silice pour les applications à petite échelle

Des chercheurs internationaux travaillant avec les Laboratoires fédéraux suisses pour la science et la technologie des matériaux (EMPA), dirigés par Shanyu Zhao, Gilberto Siqueira, Wim Malfait et Matthias Koebel, explorent de nouvelles façons d'utiliser les aérogels à l'échelle micro pour la fabrication additive, détaillant leur étude dans le récemment publié «Fabrication additive d'aérogels de silice». Actuellement utilisés dans une variété d'applications où la conductivité thermique est requise, les aérogels de silice peuvent être trouvés dans l'optique, la capture de particules, la physique, et plus encore. Cependant, le plus souvent, ces matériaux sont utilisés pour l'isolation thermique, en particulier pour les espaces restreints qui peuvent nécessiter un tampon.

Historiquement, les aérogels de silice étaient connus pour être difficiles à manipuler en raison de leur fragilité (entraînant souvent le besoin d'additifs, ce qui peut être encore plus limitant en termes de miniaturisation), ce qui a conduit les chercheurs à développer une nouvelle technique de fabrication en instance de brevet. micro-structures par écriture directe à l'encre (DIW).

En utilisant une suspension de poudre d'aérogel de silice, les auteurs ont signalé des améliorations telles que l'amincissement par cisaillement, conduisant à un meilleur écoulement et une viscosité plus élevée après impression, conduisant à des objets imprimés en 3D plus stables en silice pure. L'objectif global des chercheurs était d'affiner les aérogels pour une meilleure utilisation à plus petite échelle – ici, mesurant aussi peu qu'un dixième de millimètre.

La conductivité thermique d'un aérogel de silice n'est pas importante, mais les matériaux possèdent de bonnes propriétés mécaniques. Les auteurs rapportent que les aérogels imprimés en 3D peuvent être «percés et fraisés», laissant un potentiel de post-traitement avec des moulages. Des échantillons imprimés en 3D sous la forme de feuilles et d'une fleur de lotus ont été produits au cours de l'étude, démontrant non seulement la capacité de concevoir des structures en surplomb, mais également d'imprimer des géométries complexes avec plusieurs matériaux. En raison de leur petite taille, ces matériaux peuvent également être utilisés pour isoler thermiquement l'électronique, en les empêchant de s'influencer les uns les autres à proximité, et en gérant efficacement les points chauds conducteurs.

Les chercheurs ont également créé une pompe à gaz thermos-moléculaire (ou une pompe Knudsen) à partir de matériau d'aérogel, fortifiée d'un côté avec des nanoparticules d'oxyde de manganèse noir. Lorsqu'il est exposé à la lumière, le matériau se réchauffe du côté obscur et pompe du gaz ou libère des vapeurs de solvant.

Pour démontrer que de fines structures d'aérogel peuvent être produites en impression 3D, les chercheurs ont imprimé une fleur de lotus en aérogel (Image: avec l'aimable autorisation de l'EMPA)

De tels progrès offrent également un potentiel pour l'utilisation d'aérosols dans les implants médicaux, protégeant les tissus corporels de la chaleur à plus de 37 degrés. Actuellement, les chercheurs de l'EMPA recherchent des partenaires intéressés par l'utilisation des nouveaux aérogels imprimés en 3D pour des applications industrielles. Découvrez également certaines de leurs études de recherche précédentes, car ils ont développé d'autres types d'encres d'impression 3D à base de cellulose, ainsi que des moules uniques utilisés dans le développement de capteurs.

(Image: avec l'aimable autorisation de l'EMPA)

[Source / Images: Eurekalert !; "Fabrication additive d'aérogels de silice"]

Les aérogels de silice post-impression 3D pour les applications à petite échelle sont apparus en premier sur 3DPrint.com | La voix de l'impression 3D / fabrication additive.