一、全碳氣凝膠具有哪些物理性質

1、全碳氣凝膠是一(yi)種(zhong)黑色(se)、不(bu)需依靠支撐物(wu)而豎立的(de)(de)物(wu)質，能被塑造成(cheng)多變的(de)(de)形狀，可(ke)大(da)至數立方厘米的(de)(de)體積。它(ta)是一(yi)個由具無(wu)縫互連的(de)(de)網(wang)絡的(de)(de)炭管狀物(wu)所組成(cheng)，管狀物(wu)具微米大(da)小(xiao)的(de)(de)直(zhi)徑(jing)，和15納米厚(hou)(hou)的(de)(de)墻(qiang)壁(bi)。基(ji)于其相對(dui)較小(xiao)的(de)(de)彎曲度(du)和相對(dui)較大(da)的(de)(de)墻(qiang)壁(bi)的(de)(de)厚(hou)(hou)度(du)，它(ta)的(de)(de)墻(qiang)壁(bi)是和炭納米管的(de)(de)石墨烯狀的(de)(de)外殼，以及玻璃碳在性質上相異。

2、管(guan)道的(de)(de)(de)墻(qiang)壁(bi)會斷(duan)開而且(qie)有皺(zhou)褶(zhe)，這個(ge)情(qing)況令全(quan)碳(tan)氣凝(ning)膠具(ju)有彈性(xing)的(de)(de)(de)特質。籍電子(zi)能量損失譜和(he)(he)電導率(lv)作測量，可確認(ren)全(quan)碳(tan)氣凝(ning)膠中的(de)(de)(de)碳(tan)鍵具(ju)有sp2混成的(de)(de)(de)性(xing)質。當外(wai)力擠壓，全(quan)碳(tan)氣凝(ning)膠的(de)(de)(de)電導率(lv)會上升，和(he)(he)它的(de)(de)(de)密(mi)度作比較，因此(ci)當被壓縮(suo)得愈(yu)(yu)緊密(mi)，導電性(xing)能便(bian)愈(yu)(yu)高。

3、基(ji)于全(quan)(quan)碳(tan)(tan)(tan)氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)的管狀、互連的網(wang)絡的結(jie)構，全(quan)(quan)碳(tan)(tan)(tan)氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)比其他炭(tan)制人造發泡物(wu)質（如硅膠(jiao)(jiao)氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)）更能(neng)抵(di)抗拉力。全(quan)(quan)碳(tan)(tan)(tan)氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)可(ke)以(yi)(yi)維持很(hen)大的彈性(xing)變形(xing)，并有很(hen)低的泊松比。一(yi)個三毫米高的全(quan)(quan)碳(tan)(tan)(tan)氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)被壓至(zhi)(zhi)十分一(yi)毫米后(hou)，可(ke)以(yi)(yi)完(wan)全(quan)(quan)恢復至(zhi)(zhi)三毫米。全(quan)(quan)碳(tan)(tan)(tan)氣(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)的極限抗拉強度視乎(hu)材料密(mi)度。

4、最堅固(gu)的(de)(de)(de)硅膠氣凝膠的(de)(de)(de)極限抗拉強度(du)為16kPa，在張力下，所提(ti)供(gong)的(de)(de)(de)密度(du)是是基(ji)于(yu)質(zhi)(zhi)量的(de)(de)(de)測量，和為了實驗也適用于(yu)其他結(jie)構的(de)(de)(de)人造發泡物質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)外(wai)在體(ti)積(ji)的(de)(de)(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(ning)(ning)膠微(wei)孔結構(gou)豐(feng)富(fu)，具(ju)備很強的(de)天然吸附能力。經過表(biao)面(mian)處理后，碳氣凝(ning)(ning)膠可以成為一種新(xin)型環境保護材料(liao)。以海藻酸(suan)鈣為前(qian)體制備海藻酸(suan)鈣碳氣凝(ning)(ning)膠，在油水分(fen)離實驗探究中，分(fen)別(bie)用15、18s將水上(shang)油和水下油吸附完全，在污水處理中有巨大的(de)應用潛力。

2、相變保溫基材

面對極端環境變(bian)化，溫(wen)度(du)和傳熱控(kong)制在高溫(wen)的(de)防護服和航天設備上應(ying)用是(shi)極其重(zhong)要的(de)，CAs以優秀的(de)高溫(wen)隔熱性(xing)能(neng)在相(xiang)變(bian)材料中有重(zhong)要應(ying)用。碳氣凝(ning)膠通過(guo)復(fu)合其它(ta)材料提高材料性(xing)能(neng)，增大(da)相(xiang)變(bian)材料在基材負載量，來(lai)顯著提高材料熱穩定性(xing)。

3、超級電容器

超級電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)器(qi)(qi)根據工(gong)作原(yuan)理分(fen)為雙電(dian)(dian)(dian)(dian)層電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)器(qi)(qi)（EDLCs）和法拉第贗電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)器(qi)(qi)2種(zhong)類型。前者(zhe)的(de)基本(ben)原(yuan)理是一種(zhong)靜電(dian)(dian)(dian)(dian)吸引作用，后(hou)者(zhe)的(de)工(gong)作原(yuan)理是電(dian)(dian)(dian)(dian)解質與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)極表(biao)面之間(jian)發生的(de)氧(yang)化還原(yuan)反應。研究學(xue)者(zhe)通過(guo)碳氣(qi)凝膠的(de)改性制備(bei)，大大提高電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)器(qi)(qi)性能，降低電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)器(qi)(qi)開發成本(ben)。

4、其它

CAs是優秀的電磁(ci)屏蔽(bi)材料。有(you)研究學者(zhe)合(he)成了(le)一種石墨烯氣凝膠(jiao)膜(mo)（GAF）展示出(chu)了(le)優異的電磁(ci)屏蔽(bi)性能(neng)，實(shi)驗表(biao)明，電磁(ci)屏蔽(bi)性能(neng)與膨脹(zhang)程(cheng)度呈現顯(xian)著(zhu)的正相關，在(zai)多層結構中厚(hou)度方向(xiang)的膨脹(zhang)顯(xian)著(zhu)增強了(le)材料的屏蔽(bi)效能(neng)。

CAs還有(you)望解(jie)決(jue)氫氣的安全儲(chu)運問題。金(jin)屬摻雜的CAs能把儲(chu)存的氫分(fen)子分(fen)解(jie)為(wei)氫原(yuan)子，使更(geng)多(duo)的氫進(jin)入到材料(liao)的孔道結構(gou)中而沒有(you)爆炸(zha)風險，從而提高(gao)儲(chu)氫量。

綜上，在環保方面，碳氣凝膠可(ke)以用(yong)于(yu)污水(shui)處理(li)、海水(shui)淡化、重金屬(shu)離子吸附、有機廢氣(qi)(qi)(qi)處理(li)等，市場容(rong)量(liang)巨(ju)大(da)；在節能保溫(wen)方(fang)面(mian)，通過深挖高端、微型化方(fang)式(shi)已經在航天、石油化工等領域初見市場應用(yong)；儲能方(fang)面(mian)，碳氣(qi)(qi)(qi)凝(ning)膠(jiao)是用(yong)于(yu)制作超(chao)級(ji)電容(rong)器的(de)(de)最佳材料。未來，開發(fa)成熟(shu)、低(di)(di)成本(ben)，可(ke)再生(sheng)(sheng)和生(sheng)(sheng)物(wu)降(jiang)解(jie)的(de)(de)前(qian)體是碳氣(qi)(qi)(qi)凝(ning)膠(jiao)大(da)規模產業化生(sheng)(sheng)產、應用(yong)和減低(di)(di)成本(ben)的(de)(de)發(fa)展方(fang)向。