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气凝胶是一种高度多孔的结构，通过用空气取代溶胶的液体溶剂而不会导致固体网络的坍塌。与传统的制造方法不同，增材制造(AM)已被应用于制造三维气凝胶，其应用具有定制的几何形状、设计的孔隙形态、多材料结构等。到目前为止，三种主要的AM技术挤压、喷墨和立体光刻，然后一个干燥工艺已经被提出额外制造3D功能气凝胶。3D打印气凝胶和多孔支架在组织工程、电化学能量存储、控制药物传递、传感和软机器人等多个领域的应用前景广阔。在这篇文章中，详细讨论了气凝胶和多孔支架AM中的步骤，并提供了这些AM的一般框架。然后，处理不同的后印工艺，以实现孔隙率干燥后，并提供机械强度、功能干燥后的热或化学处理后。此外，还强调了由各种材料制成的3D打印气凝胶/多孔支架的应用。
图1.用于制造定制形状气凝胶的3D打印策略的主要流程图。
该过程从合成一种可打印的墨水开始，然后应用3D打印过程来固化具有所需形状的墨水。3D打印过程之后采用适当的干燥方法，它可以消除液体成分，而不损害固体网络。最后，应用热或化学过程来增加机械强度或提供功能。
图2.由各种材料制成的3D打印气凝胶的时间发展图。
EBP方法所使用的材料范围包括合成聚合物、天然聚合物、还原氧化石墨烯、原始石墨烯、生物陶瓷以及MXenes。SLA一起使用的材料范围包括二氧化硅、还原氧化石墨烯。IBP一起使用的材料范围包括还原氧化石墨烯、银纳米线、还原型氧化石墨烯的复合材料。
（a）通过微针挤压的浓度为20mgmL−1的糊状氧化石墨烯基油墨的数字图像。b)粘度随剪切速率的函数。c)储存和损失模量作为氧化石墨烯油墨剪切应力的函数。d)氯化钙凝胶化对氧化石墨烯溶液流变性能和可打印性的影响。e)在墨配方中加入功能化剂后，锰基墨的流变性能和可打印性。
图5.气凝胶和多孔支架增材制造材料的多样性及其应用。
综上所述，气凝胶因其非凡的性能，被认为是极低导热率、模量、声速、折射率、介电常数、高比表面积、可调密度的材料。在这篇综述中，作者给我们概述了针对各种应用的气凝胶的3D打印过程的细节，包括电化学储能、摩擦电纳米发生器、传感器、执行器、生物医学设备等。关于开发3D打印气凝胶功能器件的研究仍在发展中。与采用传统制造方法制造的气凝胶相比，3D打印气凝胶所用的材料范围有待进一步改进。特别是对于陶瓷和金属，在3D打印气凝胶能够得到研究的广泛接受之前，需要探索不同类型的材料。
https://doi.org/10.1002/adfm.202103410
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