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、不需依(yi)靠支撐物(wu)而豎立的(de)(de)物(wu)質，能被塑造成(cheng)多變的(de)(de)形狀(zhuang)，可(ke)大(da)至數立方厘米(mi)的(de)(de)體積。它是一個由(you)具(ju)無縫互連的(de)(de)網絡的(de)(de)炭管(guan)(guan)狀(zhuang)物(wu)所(suo)組成(cheng)，管(guan)(guan)狀(zhuang)物(wu)具(ju)微米(mi)大(da)小(xiao)(xiao)的(de)(de)直徑，和15納米(mi)厚的(de)(de)墻壁(bi)。基(ji)于其相對(dui)較小(xiao)(xiao)的(de)(de)彎曲度和相對(dui)較大(da)的(de)(de)墻壁(bi)的(de)(de)厚度，它的(de)(de)墻壁(bi)是和炭納米(mi)管(guan)(guan)的(de)(de)石(shi)墨(mo)烯狀(zhuang)的(de)(de)外殼，以及玻璃碳(tan)在(zai)性質上(shang)相異(yi)。

2、管道的(de)墻(qiang)壁會斷開而(er)且有皺褶(zhe)，這個情況令全碳(tan)氣凝膠(jiao)具有彈性的(de)特質。籍電子(zi)能量損(sun)失譜和電導(dao)(dao)率作測量，可確認(ren)全碳(tan)氣凝膠(jiao)中的(de)碳(tan)鍵具有sp2混(hun)成的(de)性質。當(dang)外力擠壓，全碳(tan)氣凝膠(jiao)的(de)電導(dao)(dao)率會上升，和它的(de)密(mi)度作比較，因此當(dang)被(bei)壓縮得愈緊密(mi)，導(dao)(dao)電性能便愈高(gao)。

3、基于全(quan)碳氣凝(ning)(ning)膠(jiao)的(de)(de)(de)管狀、互連的(de)(de)(de)網絡的(de)(de)(de)結構(gou)，全(quan)碳氣凝(ning)(ning)膠(jiao)比(bi)其他炭制人(ren)造發泡物質（如硅膠(jiao)氣凝(ning)(ning)膠(jiao)）更能(neng)抵(di)抗拉(la)力。全(quan)碳氣凝(ning)(ning)膠(jiao)可(ke)以維(wei)持很大(da)的(de)(de)(de)彈性(xing)變形，并(bing)有很低(di)的(de)(de)(de)泊(bo)松比(bi)。一個三(san)(san)毫米(mi)高的(de)(de)(de)全(quan)碳氣凝(ning)(ning)膠(jiao)被壓至十(shi)分(fen)一毫米(mi)后，可(ke)以完全(quan)恢復(fu)至三(san)(san)毫米(mi)。全(quan)碳氣凝(ning)(ning)膠(jiao)的(de)(de)(de)極(ji)限(xian)抗拉(la)強度視(shi)乎材料密(mi)度。

4、最堅(jian)固(gu)的(de)硅(gui)膠氣凝膠的(de)極限抗拉強度(du)為16kPa，在張力(li)下(xia)，所(suo)提供的(de)密度(du)是是基于質量的(de)測量，和(he)為了實驗也適用于其(qi)他結構的(de)人造發(fa)泡物質的(de)外在體積的(de)測定。

二、全碳氣凝膠的應用領域有哪些

1、污水處理

碳氣(qi)凝膠微孔結構豐(feng)富(fu)，具備很強的天(tian)然吸附(fu)能力。經過表(biao)面(mian)處理后，碳氣(qi)凝膠可以(yi)成為一種新型環境(jing)保護材(cai)料。以(yi)海藻酸(suan)鈣(gai)為前體制備海藻酸(suan)鈣(gai)碳氣(qi)凝膠，在(zai)(zai)油水分離(li)實驗探(tan)究(jiu)中，分別(bie)用15、18s將水上油和(he)水下油吸附(fu)完全，在(zai)(zai)污水處理中有巨(ju)大的應用潛(qian)力。

2、相變保溫基材

面對極(ji)(ji)端(duan)環境變化，溫度和傳(chuan)熱(re)控(kong)制在(zai)(zai)高(gao)溫的防護服和航天設備(bei)上(shang)應(ying)用(yong)是極(ji)(ji)其重要(yao)的，CAs以優秀的高(gao)溫隔熱(re)性能(neng)在(zai)(zai)相(xiang)變材(cai)(cai)料(liao)中(zhong)有重要(yao)應(ying)用(yong)。碳氣凝膠(jiao)通(tong)過復合其它材(cai)(cai)料(liao)提(ti)高(gao)材(cai)(cai)料(liao)性能(neng)，增大相(xiang)變材(cai)(cai)料(liao)在(zai)(zai)基材(cai)(cai)負載量，來顯著(zhu)提(ti)高(gao)材(cai)(cai)料(liao)熱(re)穩定性。

3、超級電容器

超(chao)級電(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)根(gen)據(ju)工作(zuo)(zuo)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)理分為雙電(dian)(dian)層電(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)（EDLCs）和(he)法拉第贗(yan)電(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)2種類型(xing)。前者的(de)基(ji)本原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)理是一(yi)種靜電(dian)(dian)吸引作(zuo)(zuo)用(yong)，后者的(de)工作(zuo)(zuo)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)理是電(dian)(dian)解質與(yu)電(dian)(dian)極(ji)表面之間發生的(de)氧化還原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)反應(ying)。研(yan)究學者通過碳(tan)氣凝膠的(de)改(gai)性制(zhi)備，大大提高電(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)性能，降低電(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)開(kai)發成(cheng)本。

4、其它

CAs是(shi)優秀的電(dian)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)材(cai)料。有研究學者合(he)成了一(yi)種石(shi)墨(mo)烯氣凝膠膜(mo)（GAF）展示出了優異(yi)的電(dian)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)性能，實(shi)驗表明(ming)，電(dian)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)性能與(yu)膨脹程度呈現(xian)顯著的正(zheng)相關，在多層結構(gou)中厚度方向的膨脹顯著增強(qiang)了材(cai)料的屏(ping)蔽(bi)效能。

CAs還有(you)望解決氫(qing)(qing)氣的安全(quan)儲(chu)運問(wen)題。金屬摻雜的CAs能把儲(chu)存(cun)的氫(qing)(qing)分子分解為氫(qing)(qing)原子，使(shi)更多的氫(qing)(qing)進入(ru)到材(cai)料的孔(kong)道結(jie)構中而沒有(you)爆炸(zha)風(feng)險，從(cong)而提高儲(chu)氫(qing)(qing)量。

綜上，在環保方面，碳氣凝膠可以用(yong)(yong)于污水處(chu)理、海水淡化(hua)(hua)、重金屬離子吸附、有機廢氣(qi)處(chu)理等，市場容量(liang)巨大；在(zai)節能保溫方面(mian)，通過深挖高端(duan)、微型化(hua)(hua)方式(shi)已經在(zai)航天、石油化(hua)(hua)工等領域初見市場應用(yong)(yong)；儲(chu)能方面(mian)，碳氣(qi)凝膠是用(yong)(yong)于制作超級電容器(qi)的(de)最佳(jia)材料(liao)。未來，開發成(cheng)熟、低成(cheng)本(ben)，可再生(sheng)和生(sheng)物降解(jie)的(de)前體是碳氣(qi)凝膠大規模產(chan)業化(hua)(hua)生(sheng)產(chan)、應用(yong)(yong)和減(jian)低成(cheng)本(ben)的(de)發展方向。