一、全碳氣凝膠具有哪些物理性質

1、全碳氣凝膠是一(yi)種黑色、不需依(yi)靠支撐物(wu)(wu)而(er)豎立的(de)(de)物(wu)(wu)質，能被塑造(zao)成多變的(de)(de)形狀，可(ke)大(da)至(zhi)數立方厘米的(de)(de)體積。它是一(yi)個由具無縫互連(lian)的(de)(de)網絡的(de)(de)炭管(guan)(guan)狀物(wu)(wu)所(suo)組成，管(guan)(guan)狀物(wu)(wu)具微米大(da)小的(de)(de)直徑，和(he)15納(na)米厚(hou)的(de)(de)墻壁。基于其相對較(jiao)小的(de)(de)彎曲度(du)和(he)相對較(jiao)大(da)的(de)(de)墻壁的(de)(de)厚(hou)度(du)，它的(de)(de)墻壁是和(he)炭納(na)米管(guan)(guan)的(de)(de)石墨烯狀的(de)(de)外殼，以(yi)及(ji)玻璃碳在性質上相異。

2、管道的(de)墻壁(bi)會斷(duan)開而且有(you)皺褶，這個情況令全碳(tan)氣(qi)凝膠具有(you)彈性(xing)(xing)的(de)特(te)質(zhi)。籍電子能量損失譜和電導(dao)率(lv)作測量，可確認全碳(tan)氣(qi)凝膠中(zhong)的(de)碳(tan)鍵具有(you)sp2混成的(de)性(xing)(xing)質(zhi)。當外(wai)力擠壓(ya)，全碳(tan)氣(qi)凝膠的(de)電導(dao)率(lv)會上(shang)升(sheng)，和它的(de)密(mi)度作比較，因(yin)此當被(bei)壓(ya)縮得(de)愈緊密(mi)，導(dao)電性(xing)(xing)能便(bian)愈高。

3、基于全(quan)碳(tan)(tan)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)狀(zhuang)、互連的(de)(de)(de)(de)(de)網絡的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構，全(quan)碳(tan)(tan)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)比其他炭制(zhi)人(ren)造(zao)發泡物質（如硅(gui)膠(jiao)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)）更能(neng)抵抗拉力。全(quan)碳(tan)(tan)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)可以維持很大的(de)(de)(de)(de)(de)彈性變形，并有很低的(de)(de)(de)(de)(de)泊松比。一個三(san)毫米高的(de)(de)(de)(de)(de)全(quan)碳(tan)(tan)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)被壓至(zhi)十分一毫米后，可以完全(quan)恢復(fu)至(zhi)三(san)毫米。全(quan)碳(tan)(tan)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)極限抗拉強度(du)視乎材料密度(du)。

4、最堅(jian)固的(de)(de)硅膠氣凝膠的(de)(de)極限抗(kang)拉強度為(wei)16kPa，在張力(li)下，所提供的(de)(de)密(mi)度是是基(ji)于質量的(de)(de)測(ce)量，和為(wei)了實(shi)驗也(ye)適用于其他(ta)結構的(de)(de)人(ren)造發泡物質的(de)(de)外在體積的(de)(de)測(ce)定(ding)。

二、全碳氣凝膠的應用領域有哪些

1、污水處理

碳氣(qi)凝(ning)膠微孔結(jie)構豐富(fu)，具備很強的天然吸(xi)附能(neng)力(li)。經過表面處理后(hou)，碳氣(qi)凝(ning)膠可以成為一種新型環境(jing)保護材料。以海藻酸鈣為前體制(zhi)備海藻酸鈣碳氣(qi)凝(ning)膠，在(zai)油水分離實(shi)驗探究中，分別用(yong)15、18s將(jiang)水上(shang)油和(he)水下(xia)油吸(xi)附完全，在(zai)污水處理中有巨大的應(ying)用(yong)潛力(li)。

2、相變保溫基材

面(mian)對極端環境(jing)變化，溫(wen)度和傳(chuan)熱控制(zhi)在(zai)高(gao)溫(wen)的防護(hu)服和航天設(she)備上應用是極其重要的，CAs以優秀的高(gao)溫(wen)隔(ge)熱性(xing)能(neng)在(zai)相(xiang)變材(cai)料(liao)(liao)中有(you)重要應用。碳氣凝膠通過復合其它(ta)材(cai)料(liao)(liao)提(ti)(ti)高(gao)材(cai)料(liao)(liao)性(xing)能(neng)，增大相(xiang)變材(cai)料(liao)(liao)在(zai)基材(cai)負載量，來顯(xian)著提(ti)(ti)高(gao)材(cai)料(liao)(liao)熱穩定(ding)性(xing)。

3、超級電容器

超級電(dian)容器(qi)根據工作原理分為雙電(dian)層電(dian)容器(qi)（EDLCs）和(he)法拉第贗電(dian)容器(qi)2種(zhong)類型。前者的(de)基(ji)本原理是(shi)一(yi)種(zhong)靜電(dian)吸引(yin)作用，后者的(de)工作原理是(shi)電(dian)解質與電(dian)極表面之(zhi)間(jian)發生的(de)氧(yang)化(hua)還(huan)原反(fan)應。研究學者通過(guo)碳氣凝膠(jiao)的(de)改性制備，大大提高電(dian)容器(qi)性能，降低(di)電(dian)容器(qi)開發成本。

4、其它

CAs是優(you)秀的(de)電(dian)(dian)磁屏(ping)(ping)蔽(bi)材料。有研(yan)究學者合成了(le)一種石(shi)墨烯(xi)氣凝(ning)膠膜（GAF）展示出了(le)優(you)異的(de)電(dian)(dian)磁屏(ping)(ping)蔽(bi)性(xing)能(neng)，實驗表明，電(dian)(dian)磁屏(ping)(ping)蔽(bi)性(xing)能(neng)與膨脹(zhang)程度呈現(xian)顯著(zhu)的(de)正相關，在多(duo)層(ceng)結(jie)構中厚度方(fang)向的(de)膨脹(zhang)顯著(zhu)增(zeng)強了(le)材料的(de)屏(ping)(ping)蔽(bi)效(xiao)能(neng)。

CAs還有望解(jie)決氫(qing)氣的安全(quan)儲(chu)運問(wen)題。金屬(shu)摻雜的CAs能把儲(chu)存的氫(qing)分(fen)子分(fen)解(jie)為(wei)氫(qing)原子，使更多的氫(qing)進入(ru)到材(cai)料的孔道結構中而沒有爆炸風險，從而提高儲(chu)氫(qing)量。

綜上，在環保方面，碳氣凝膠可(ke)以用于污水處(chu)理、海水淡化(hua)、重金(jin)屬離子吸附(fu)、有機(ji)廢氣(qi)處(chu)理等(deng)，市場(chang)容(rong)量巨大；在節能(neng)保溫方(fang)(fang)面，通(tong)過深挖高端、微型化(hua)方(fang)(fang)式已(yi)經在航天(tian)、石油(you)化(hua)工等(deng)領域初見市場(chang)應用；儲能(neng)方(fang)(fang)面，碳(tan)(tan)氣(qi)凝膠(jiao)是用于制作超級(ji)電容(rong)器的(de)最佳材料。未來，開(kai)發(fa)成(cheng)熟(shu)、低(di)成(cheng)本，可(ke)再生和生物降解的(de)前體是碳(tan)(tan)氣(qi)凝膠(jiao)大規模產業(ye)化(hua)生產、應用和減(jian)低(di)成(cheng)本的(de)發(fa)展方(fang)(fang)向(xiang)。