我从小就怕黑,小时候学习不好就是因为不敢看黑板。
一全碳气凝胶具有哪些物理性质
1全碳气凝胶是一种黑色不需依靠支撑物而竖立的物质能被塑造成多变的形状可大至数立方厘米的体积它是一个由具无缝互连的网络的炭管状物所组成管状物具微米大小的直径和15纳米厚的墙壁基于其相对较小的弯曲度和相对较大的墙壁的厚度它的墙壁是和炭纳米管的石墨烯状的外壳以及玻璃碳在性质上相异
2管道的墙壁会断开而且有皱褶这个情况令全碳气凝胶具有弹性的特质籍电子能量损失谱和电导率作测量可确认全碳气凝胶中的碳键具有sp2混成的性质当外力挤压全碳气凝胶的电导率会上升和它的密度作比较因此当被压缩得愈紧密导电性能便愈高
3基于全碳气凝胶的管状互连的网络的结构全碳气凝胶比其他炭制人造发泡物质(如硅胶气凝胶)更能抵抗拉力全碳气凝胶可以维持很大的弹性变形并有很低的泊松比一个三毫米高的全碳气凝胶被压至十分一毫米后可以完全恢复至三毫米全碳气凝胶的极限抗拉强度视乎材料密度
4最坚固的硅胶气凝胶的极限抗拉强度为16kPa在张力下所提供的密度是是基于质量的测量和为了实验也适用于其他结构的人造发泡物质的外在体积的测定
二全碳气凝胶的应用领域有哪些
1污水处理
碳气凝胶微孔结构丰富具备很强的天然吸附能力经过表面处理后碳气凝胶可以成为一种新型环境保护材料以海藻酸钙为前体制备海藻酸钙碳气凝胶在油水分离实验探究中分别用1518s将水上油和水下油吸附完全在污水处理中有巨大的应用潜力
2相变保温基材
面对极端环境变化温度和传热控制在高温的防护服和航天设备上应用是极其重要的CAs以优秀的高温隔热性能在相变材料中有重要应用碳气凝胶通过复合其它材料提高材料性能增大相变材料在基材负载量来显著提高材料热稳定性
3超级电容器
超级电容器根据工作原理分为双电层电容器(EDLCs)和法拉第赝电容器2种类型前者的基本原理是一种静电吸引作用后者的工作原理是电解质与电极表面之间发生的氧化还原反应研究学者通过碳气凝胶的改性制备大大提高电容器性能降低电容器开发成本
4其它
CAs是优秀的电磁屏蔽材料有研究学者合成了一种石墨烯气凝胶膜(GAF)展示出了优异的电磁屏蔽性能实验表明电磁屏蔽性能与膨胀程度呈现显著的正相关在多层结构中厚度方向的膨胀显著增强了材料的屏蔽效能
CAs还有望解决氢气的安全储运问题金属掺杂的CAs能把储存的氢分子分解为氢原子使更多的氢进入到材料的孔道结构中而没有爆炸风险从而提高储氢量
综上在环保方面碳气凝胶可以用于污水处理海水淡化重金属离子吸附有机废气处理等市场容量巨大在节能保温方面通过深挖高端微型化方式已经在航天石油化工等领域初见市场应用储能方面碳气凝胶是用于制作超级电容器的最佳材料未来开发成熟低成本可再生和生物降解的前体是碳气凝胶大规模产业化生产应用和减低成本的发展方向