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(se)、不需依(yi)靠支撐物(wu)而(er)豎立(li)的物(wu)質，能被塑造成多變的形狀(zhuang)，可大至數(shu)立(li)方厘米的體積。它是一個由具無縫互連(lian)的網絡的炭(tan)管(guan)狀(zhuang)物(wu)所(suo)組(zu)成，管(guan)狀(zhuang)物(wu)具微米大小的直徑(jing)，和15納(na)(na)米厚(hou)的墻(qiang)壁。基于其相對較(jiao)小的彎曲度和相對較(jiao)大的墻(qiang)壁的厚(hou)度，它的墻(qiang)壁是和炭(tan)納(na)(na)米管(guan)的石墨烯(xi)狀(zhuang)的外(wai)殼(ke)，以及玻璃碳在性質上相異。

2、管道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)墻壁會斷(duan)開而(er)且有(you)皺(zhou)褶，這個情(qing)況令(ling)全(quan)碳氣凝(ning)膠具有(you)彈性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)質。籍電子能(neng)量損失譜和(he)電導率(lv)作(zuo)測量，可確認全(quan)碳氣凝(ning)膠中的(de)(de)(de)(de)(de)碳鍵具有(you)sp2混(hun)成的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)質。當(dang)外力擠(ji)壓(ya)，全(quan)碳氣凝(ning)膠的(de)(de)(de)(de)(de)電導率(lv)會上升(sheng)，和(he)它的(de)(de)(de)(de)(de)密度作(zuo)比(bi)較，因此當(dang)被壓(ya)縮得愈緊密，導電性(xing)(xing)能(neng)便愈高。

3、基于全碳氣(qi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)管(guan)狀(zhuang)、互連的(de)(de)(de)網(wang)絡的(de)(de)(de)結構，全碳氣(qi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)比其他炭(tan)制人(ren)造發泡物質（如硅膠(jiao)(jiao)(jiao)氣(qi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)）更能抵抗拉(la)力。全碳氣(qi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)可以維持很大的(de)(de)(de)彈性變形，并有(you)很低的(de)(de)(de)泊松比。一個三毫米高的(de)(de)(de)全碳氣(qi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)被壓至十分一毫米后，可以完(wan)全恢(hui)復(fu)至三毫米。全碳氣(qi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)極限抗拉(la)強度視乎材料密(mi)度。

4、最堅固的硅膠氣凝膠的極限抗拉強度為(wei)16kPa，在(zai)張力下(xia)，所提供的密度是是基于質量(liang)的測量(liang)，和為(wei)了實驗也(ye)適用于其他結(jie)構(gou)的人造發泡物質的外在(zai)體(ti)積(ji)的測定。

二、全碳氣凝膠的應用領域有哪些

1、污水處理

碳氣(qi)凝膠(jiao)(jiao)微孔結構豐富(fu)，具備很(hen)強的天然吸附能力。經過表面處理(li)后，碳氣(qi)凝膠(jiao)(jiao)可以(yi)(yi)成為一種(zhong)新型環境(jing)保護材料。以(yi)(yi)海(hai)藻酸鈣為前(qian)體(ti)制備海(hai)藻酸鈣碳氣(qi)凝膠(jiao)(jiao)，在油水分(fen)離實驗探(tan)究中(zhong)，分(fen)別用15、18s將水上油和(he)水下(xia)油吸附完全，在污水處理(li)中(zhong)有巨大的應用潛(qian)力。

2、相變保溫基材

面對極端環(huan)境(jing)變(bian)化，溫(wen)度和(he)傳熱(re)控制在高(gao)溫(wen)的防護服和(he)航天設(she)備上(shang)應用是極其重(zhong)要的，CAs以優秀的高(gao)溫(wen)隔熱(re)性能在相(xiang)變(bian)材(cai)料中(zhong)有(you)重(zhong)要應用。碳氣凝膠通過復合其它材(cai)料提高(gao)材(cai)料性能，增大相(xiang)變(bian)材(cai)料在基材(cai)負載(zai)量，來顯著提高(gao)材(cai)料熱(re)穩定(ding)性。

3、超級電容器

超級電容器(qi)根據工作(zuo)原理分(fen)為雙電層電容器(qi)（EDLCs）和法拉第贗(yan)電容器(qi)2種類型。前者的(de)基本(ben)原理是(shi)一種靜電吸引作(zuo)用，后者的(de)工作(zuo)原理是(shi)電解質與電極表(biao)面之間(jian)發(fa)生的(de)氧化還原反應(ying)。研究(jiu)學(xue)者通過(guo)碳氣凝膠(jiao)的(de)改(gai)性(xing)制(zhi)備，大大提高(gao)電容器(qi)性(xing)能，降低電容器(qi)開發(fa)成(cheng)本(ben)。

4、其它

CAs是優(you)秀的(de)電磁(ci)屏蔽(bi)(bi)材(cai)料(liao)。有研究學者合(he)成了(le)一種石(shi)墨烯氣凝膠膜(mo)（GAF）展示出了(le)優(you)異(yi)的(de)電磁(ci)屏蔽(bi)(bi)性能，實驗(yan)表明，電磁(ci)屏蔽(bi)(bi)性能與膨脹(zhang)程度(du)呈現顯(xian)著(zhu)的(de)正相關，在多(duo)層(ceng)結構中厚度(du)方(fang)向的(de)膨脹(zhang)顯(xian)著(zhu)增強了(le)材(cai)料(liao)的(de)屏蔽(bi)(bi)效能。

CAs還有(you)望解決(jue)氫(qing)氣的(de)(de)安全儲運問題。金屬(shu)摻雜的(de)(de)CAs能把(ba)儲存的(de)(de)氫(qing)分子分解為(wei)氫(qing)原子，使更(geng)多的(de)(de)氫(qing)進(jin)入(ru)到材料(liao)的(de)(de)孔(kong)道結構中(zhong)而(er)沒有(you)爆炸(zha)風險，從而(er)提高儲氫(qing)量。

綜上，在環保方面，碳氣凝膠可以用(yong)(yong)于(yu)污水處(chu)理、海水淡(dan)化(hua)、重金(jin)屬離(li)子吸附、有機廢氣處(chu)理等，市場容量巨(ju)大；在節能(neng)保溫方面，通過深挖(wa)高端、微型化(hua)方式(shi)已(yi)經(jing)在航(hang)天(tian)、石油化(hua)工等領域初見市場應用(yong)(yong)；儲能(neng)方面，碳氣凝膠是(shi)用(yong)(yong)于(yu)制作超級電(dian)容器(qi)的(de)最(zui)佳材料。未來(lai)，開發成熟、低(di)成本，可再生和生物降解(jie)的(de)前體是(shi)碳氣凝膠大規模產(chan)業化(hua)生產(chan)、應用(yong)(yong)和減(jian)低(di)成本的(de)發展(zhan)方向。