一、全碳氣凝膠具有哪些物理性質

1、全碳氣凝膠是一種黑色、不(bu)需依靠支撐物而(er)豎(shu)立(li)的物質(zhi)，能(neng)被塑造成多變的形狀(zhuang)(zhuang)，可(ke)大至數立(li)方厘米(mi)的體積(ji)。它(ta)是一個由具無(wu)縫互連(lian)的網絡的炭管狀(zhuang)(zhuang)物所組成，管狀(zhuang)(zhuang)物具微米(mi)大小的直徑，和(he)(he)15納米(mi)厚的墻壁(bi)。基(ji)于其相對(dui)較小的彎曲度和(he)(he)相對(dui)較大的墻壁(bi)的厚度，它(ta)的墻壁(bi)是和(he)(he)炭納米(mi)管的石墨烯狀(zhuang)(zhuang)的外殼，以(yi)及(ji)玻璃碳在性(xing)質(zhi)上相異。

2、管道的墻壁會斷開而且有(you)(you)皺(zhou)褶，這個情況令全(quan)碳氣(qi)凝膠(jiao)具有(you)(you)彈性(xing)的特質(zhi)。籍電(dian)(dian)子(zi)能量損失譜(pu)和電(dian)(dian)導(dao)(dao)率(lv)(lv)作測量，可確認全(quan)碳氣(qi)凝膠(jiao)中的碳鍵具有(you)(you)sp2混成的性(xing)質(zhi)。當外力(li)擠壓，全(quan)碳氣(qi)凝膠(jiao)的電(dian)(dian)導(dao)(dao)率(lv)(lv)會上升，和它的密度作比較(jiao)，因此當被壓縮得愈(yu)緊(jin)密，導(dao)(dao)電(dian)(dian)性(xing)能便愈(yu)高。

3、基于全(quan)碳(tan)氣(qi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)管狀、互連的(de)(de)網絡的(de)(de)結構，全(quan)碳(tan)氣(qi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)比其他炭制(zhi)人造發泡物質（如硅膠(jiao)(jiao)(jiao)氣(qi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)）更能抵(di)抗(kang)拉(la)力。全(quan)碳(tan)氣(qi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)可以維持很(hen)大(da)的(de)(de)彈性變形，并有(you)很(hen)低(di)的(de)(de)泊松(song)比。一個三(san)毫米高的(de)(de)全(quan)碳(tan)氣(qi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)被壓至十分一毫米后，可以完全(quan)恢復至三(san)毫米。全(quan)碳(tan)氣(qi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)極限抗(kang)拉(la)強度視(shi)乎(hu)材料密度。

4、最堅固的(de)硅膠(jiao)氣(qi)凝(ning)膠(jiao)的(de)極限抗拉強(qiang)度為16kPa，在(zai)張力下，所(suo)提(ti)供的(de)密(mi)度是是基于(yu)質量(liang)的(de)測量(liang)，和為了實驗也(ye)適(shi)用(yong)于(yu)其他結(jie)構的(de)人造發泡物(wu)質的(de)外在(zai)體積的(de)測定。

二、全碳氣凝膠的應用領域有哪些

1、污水處理

碳氣凝膠(jiao)微(wei)孔結構豐富，具(ju)備很(hen)強的天(tian)然吸附能(neng)力。經過表(biao)面處理后，碳氣凝膠(jiao)可以成為一(yi)種新(xin)型環境保護材料。以海藻(zao)酸鈣為前體制備海藻(zao)酸鈣碳氣凝膠(jiao)，在油(you)水分離實驗探究中(zhong)，分別(bie)用15、18s將水上油(you)和水下油(you)吸附完全，在污水處理中(zhong)有(you)巨大的應用潛力。

2、相變保溫基材

面對極端環境(jing)變(bian)化，溫(wen)度和(he)傳熱控制在(zai)(zai)(zai)高(gao)溫(wen)的(de)(de)防護(hu)服(fu)和(he)航天設(she)備上應用是極其重要的(de)(de)，CAs以優秀的(de)(de)高(gao)溫(wen)隔(ge)熱性能(neng)在(zai)(zai)(zai)相變(bian)材料中有重要應用。碳(tan)氣凝(ning)膠通過復合其它材料提高(gao)材料性能(neng)，增(zeng)大(da)相變(bian)材料在(zai)(zai)(zai)基材負載量，來顯(xian)著(zhu)提高(gao)材料熱穩定性。

3、超級電容器

超級(ji)電(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)根據工作(zuo)(zuo)原(yuan)(yuan)理分(fen)為雙電(dian)(dian)層電(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)（EDLCs）和法(fa)拉第贗(yan)電(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)2種(zhong)類型。前者(zhe)的基本(ben)原(yuan)(yuan)理是一種(zhong)靜電(dian)(dian)吸引(yin)作(zuo)(zuo)用(yong)，后者(zhe)的工作(zuo)(zuo)原(yuan)(yuan)理是電(dian)(dian)解(jie)質與電(dian)(dian)極表面之間發生的氧化還(huan)原(yuan)(yuan)反應。研(yan)究(jiu)學者(zhe)通過(guo)碳氣凝膠的改性(xing)制備，大大提高電(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)性(xing)能，降低電(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)開(kai)發成本(ben)。

4、其它

CAs是(shi)優(you)秀的(de)電(dian)磁屏(ping)蔽材料。有(you)研究學者合成了(le)一種石墨烯氣凝(ning)膠膜（GAF）展示出了(le)優(you)異的(de)電(dian)磁屏(ping)蔽性能(neng)，實(shi)驗表明，電(dian)磁屏(ping)蔽性能(neng)與膨脹(zhang)程度(du)呈現顯(xian)(xian)著的(de)正相關(guan)，在多(duo)層結構中厚(hou)度(du)方向的(de)膨脹(zhang)顯(xian)(xian)著增強了(le)材料的(de)屏(ping)蔽效(xiao)能(neng)。

CAs還有望解(jie)決氫氣的(de)安全儲(chu)運問(wen)題。金屬摻雜的(de)CAs能把儲(chu)存(cun)的(de)氫分子分解(jie)為氫原子，使更多的(de)氫進入到材料的(de)孔道結構(gou)中而(er)沒有爆炸風險，從而(er)提高儲(chu)氫量。

綜上，在環保方面，碳氣凝膠可以用于(yu)污水處(chu)理(li)、海水淡化(hua)、重(zhong)金屬離子吸附、有機廢氣(qi)處(chu)理(li)等，市(shi)場容(rong)量巨(ju)大；在(zai)節(jie)能(neng)保溫方(fang)面(mian)，通(tong)過深挖高(gao)端(duan)、微型化(hua)方(fang)式已經(jing)在(zai)航天(tian)、石油(you)化(hua)工等領域初見(jian)市(shi)場應用；儲能(neng)方(fang)面(mian)，碳氣(qi)凝膠(jiao)是用于(yu)制作(zuo)超級電容(rong)器(qi)的最佳材料。未來，開發(fa)成熟、低成本，可再生(sheng)和生(sheng)物(wu)降解的前(qian)體是碳氣(qi)凝膠(jiao)大規模(mo)產業化(hua)生(sheng)產、應用和減低成本的發(fa)展方(fang)向。