一、全碳氣凝膠具有哪些物理性質

1、全碳氣凝膠是(shi)一(yi)種黑(hei)色、不需依靠支撐物(wu)而豎立(li)的(de)(de)物(wu)質，能被塑造成多變的(de)(de)形狀(zhuang)(zhuang)，可(ke)大(da)(da)至數立(li)方厘(li)米(mi)的(de)(de)體積。它(ta)是(shi)一(yi)個由具(ju)無縫互連的(de)(de)網絡的(de)(de)炭管(guan)狀(zhuang)(zhuang)物(wu)所組成，管(guan)狀(zhuang)(zhuang)物(wu)具(ju)微米(mi)大(da)(da)小的(de)(de)直徑，和(he)15納米(mi)厚的(de)(de)墻(qiang)壁(bi)。基于(yu)其(qi)相對(dui)較小的(de)(de)彎曲度和(he)相對(dui)較大(da)(da)的(de)(de)墻(qiang)壁(bi)的(de)(de)厚度，它(ta)的(de)(de)墻(qiang)壁(bi)是(shi)和(he)炭納米(mi)管(guan)的(de)(de)石墨(mo)烯狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)外殼(ke)，以及玻(bo)璃碳在性質上相異。

2、管道(dao)的(de)墻壁(bi)會斷開而且有皺褶，這個情況令(ling)全(quan)碳(tan)(tan)氣凝(ning)膠具有彈(dan)性(xing)的(de)特質。籍電(dian)子能(neng)量損失譜和電(dian)導(dao)(dao)率(lv)作測量，可確認全(quan)碳(tan)(tan)氣凝(ning)膠中的(de)碳(tan)(tan)鍵具有sp2混(hun)成的(de)性(xing)質。當外力擠壓，全(quan)碳(tan)(tan)氣凝(ning)膠的(de)電(dian)導(dao)(dao)率(lv)會上升，和它的(de)密(mi)度作比(bi)較，因此當被壓縮得愈(yu)緊密(mi)，導(dao)(dao)電(dian)性(xing)能(neng)便愈(yu)高。

3、基于全(quan)碳氣(qi)(qi)凝膠的管狀、互(hu)連的網絡的結構，全(quan)碳氣(qi)(qi)凝膠比其他炭制人造發泡物質（如硅膠氣(qi)(qi)凝膠）更能抵抗拉(la)力。全(quan)碳氣(qi)(qi)凝膠可(ke)以維(wei)持很大的彈(dan)性變形(xing)，并有很低的泊松比。一個(ge)三(san)毫米(mi)高(gao)的全(quan)碳氣(qi)(qi)凝膠被壓(ya)至十分一毫米(mi)后，可(ke)以完全(quan)恢(hui)復至三(san)毫米(mi)。全(quan)碳氣(qi)(qi)凝膠的極限(xian)抗拉(la)強(qiang)度(du)視(shi)乎材料密度(du)。

4、最(zui)堅固的(de)(de)硅膠(jiao)氣(qi)凝膠(jiao)的(de)(de)極限抗拉強度(du)為16kPa，在(zai)張力下，所提供的(de)(de)密度(du)是(shi)是(shi)基于(yu)質量的(de)(de)測(ce)量，和為了實(shi)驗也適(shi)用于(yu)其(qi)他結構的(de)(de)人造發泡物質的(de)(de)外在(zai)體(ti)積的(de)(de)測(ce)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(wei)孔結構豐(feng)富，具備(bei)很(hen)強的天(tian)然吸附(fu)能力。經過表面處理后，碳氣(qi)凝膠可以成為一種(zhong)新型環境保護材料(liao)。以海藻酸鈣為前(qian)體制備(bei)海藻酸鈣碳氣(qi)凝膠，在(zai)油水(shui)(shui)分離(li)實驗(yan)探究(jiu)中，分別用(yong)15、18s將水(shui)(shui)上(shang)油和(he)水(shui)(shui)下油吸附(fu)完全(quan)，在(zai)污水(shui)(shui)處理中有巨大(da)的應(ying)用(yong)潛力。

2、相變保溫基材

面對極端環(huan)境(jing)變(bian)化，溫(wen)(wen)度和傳熱控制(zhi)在(zai)高(gao)溫(wen)(wen)的(de)防護服(fu)和航天設備上應(ying)用是極其(qi)重(zhong)要的(de)，CAs以優秀的(de)高(gao)溫(wen)(wen)隔熱性(xing)能在(zai)相(xiang)變(bian)材(cai)料(liao)(liao)中(zhong)有重(zhong)要應(ying)用。碳氣凝膠通過復合其(qi)它材(cai)料(liao)(liao)提高(gao)材(cai)料(liao)(liao)性(xing)能，增(zeng)大相(xiang)變(bian)材(cai)料(liao)(liao)在(zai)基(ji)材(cai)負(fu)載量(liang)，來(lai)顯著提高(gao)材(cai)料(liao)(liao)熱穩定性(xing)。

3、超級電容器

超級(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)容器(qi)根據工(gong)作原(yuan)(yuan)理(li)分為(wei)雙電(dian)(dian)(dian)(dian)層電(dian)(dian)(dian)(dian)容器(qi)（EDLCs）和法(fa)拉第贗(yan)電(dian)(dian)(dian)(dian)容器(qi)2種類型(xing)。前者(zhe)的基本原(yuan)(yuan)理(li)是一種靜電(dian)(dian)(dian)(dian)吸引作用，后者(zhe)的工(gong)作原(yuan)(yuan)理(li)是電(dian)(dian)(dian)(dian)解質與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)極表面(mian)之間發生的氧化還原(yuan)(yuan)反(fan)應。研究(jiu)學(xue)者(zhe)通過碳氣凝膠的改性制備，大(da)大(da)提(ti)高電(dian)(dian)(dian)(dian)容器(qi)性能，降(jiang)低電(dian)(dian)(dian)(dian)容器(qi)開發成本。

4、其它

CAs是優(you)秀的(de)(de)電磁屏蔽(bi)材(cai)料。有研究學者合成了(le)(le)一種(zhong)石墨(mo)烯(xi)氣凝膠膜（GAF）展示(shi)出(chu)了(le)(le)優(you)異的(de)(de)電磁屏蔽(bi)性(xing)(xing)能(neng)，實驗表明，電磁屏蔽(bi)性(xing)(xing)能(neng)與膨脹(zhang)程度(du)呈(cheng)現(xian)顯著的(de)(de)正相(xiang)關，在(zai)多(duo)層結構(gou)中厚度(du)方向(xiang)的(de)(de)膨脹(zhang)顯著增(zeng)強(qiang)了(le)(le)材(cai)料的(de)(de)屏蔽(bi)效能(neng)。

CAs還有望解決(jue)氫氣的(de)安全儲運問題。金屬摻(chan)雜的(de)CAs能把(ba)儲存的(de)氫分(fen)子分(fen)解為氫原子，使更多的(de)氫進(jin)入到(dao)材料(liao)的(de)孔道結構中而(er)沒(mei)有爆(bao)炸風(feng)險，從而(er)提高儲氫量(liang)。

綜上，在環保方面，碳氣凝膠可以(yi)用(yong)于(yu)污(wu)水(shui)處(chu)(chu)理、海水(shui)淡化(hua)、重金屬離(li)子(zi)吸(xi)附、有機廢氣(qi)處(chu)(chu)理等，市(shi)場(chang)容量巨大(da)；在節能保溫(wen)方面，通過深挖高端、微(wei)型化(hua)方式已經在航(hang)天、石油(you)化(hua)工等領域初見市(shi)場(chang)應用(yong)；儲(chu)能方面，碳氣(qi)凝膠是用(yong)于(yu)制作超級電(dian)容器(qi)的最(zui)佳材料。未(wei)來，開發成熟、低成本，可再生和生物降解的前體是碳氣(qi)凝膠大(da)規(gui)模產業化(hua)生產、應用(yong)和減低成本的發展方向(xiang)。