一、全碳?xì)饽z具有哪些物理性質(zhì)

1、全碳?xì)饽z是一種黑色、不需依靠支撐物而豎立的物質(zhì)，能被塑造成多變的形狀，可大至數(shù)立方厘米的體積。它是一個(gè)由具無縫互連的網(wǎng)絡(luò)的炭管狀物所組成，管狀物具微米大小的直徑，和15納米厚的墻壁。基于其相對較小的彎曲度和相對較大的墻壁的厚度，它的墻壁是和炭納米管的石墨烯狀的外殼，以及玻璃碳在性質(zhì)上相異。

2、管道的墻壁會斷開而且有皺褶，這個(gè)情況令全碳?xì)饽z具有彈性的特質(zhì)。籍電子能量損失譜和電導(dǎo)率作測量，可確認(rèn)全碳?xì)饽z中的碳鍵具有sp2混成的性質(zhì)。當(dāng)外力擠壓，全碳?xì)饽z的電導(dǎo)率會上升，和它的密度作比較，因此當(dāng)被壓縮得愈緊密，導(dǎo)電性能便愈高。

3、基于全碳?xì)饽z的管狀、互連的網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，全碳?xì)饽z比其他炭制人造發(fā)泡物質(zhì)（如硅膠氣凝膠）更能抵抗拉力。全碳?xì)饽z可以維持很大的彈性變形，并有很低的泊松比。一個(gè)三毫米高的全碳?xì)饽z被壓至十分一毫米后，可以完全恢復(fù)至三毫米。全碳?xì)饽z的極限抗拉強(qiáng)度視乎材料密度。

4、最堅(jiān)固的硅膠氣凝膠的極限抗拉強(qiáng)度為16kPa，在張力下，所提供的密度是是基于質(zhì)量的測量，和為了實(shí)驗(yàn)也適用于其他結(jié)構(gòu)的人造發(fā)泡物質(zhì)的外在體積的測定。

二、全碳?xì)饽z的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些

1、污水處理

碳?xì)饽z微孔結(jié)構(gòu)豐富，具備很強(qiáng)的天然吸附能力。經(jīng)過表面處理后，碳?xì)饽z可以成為一種新型環(huán)境保護(hù)材料。以海藻酸鈣為前體制備海藻酸鈣碳?xì)饽z，在油水分離實(shí)驗(yàn)探究中，分別用15、18s將水上油和水下油吸附完全，在污水處理中有巨大的應(yīng)用潛力。

2、相變保溫基材

面對極端環(huán)境變化，溫度和傳熱控制在高溫的防護(hù)服和航天設(shè)備上應(yīng)用是極其重要的，CAs以優(yōu)秀的高溫隔熱性能在相變材料中有重要應(yīng)用。碳?xì)饽z通過復(fù)合其它材料提高材料性能，增大相變材料在基材負(fù)載量，來顯著提高材料熱穩(wěn)定性。

3、超級電容器

超級電容器根據(jù)工作原理分為雙電層電容器（EDLCs）和法拉第贗電容器2種類型。前者的基本原理是一種靜電吸引作用，后者的工作原理是電解質(zhì)與電極表面之間發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。研究學(xué)者通過碳?xì)饽z的改性制備，大大提高電容器性能，降低電容器開發(fā)成本。

4、其它

CAs是優(yōu)秀的電磁屏蔽材料。有研究學(xué)者合成了一種石墨烯氣凝膠膜（GAF）展示出了優(yōu)異的電磁屏蔽性能，實(shí)驗(yàn)表明，電磁屏蔽性能與膨脹程度呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)，在多層結(jié)構(gòu)中厚度方向的膨脹顯著增強(qiáng)了材料的屏蔽效能。

CAs還有望解決氫氣的安全儲運(yùn)問題。金屬摻雜的CAs能把儲存的氫分子分解為氫原子，使更多的氫進(jìn)入到材料的孔道結(jié)構(gòu)中而沒有爆炸風(fēng)險(xiǎn)，從而提高儲氫量。

綜上，在環(huán)保方面，碳?xì)饽z可以用于污水處理、海水淡化、重金屬離子吸附、有機(jī)廢氣處理等，市場容量巨大；在節(jié)能保溫方面，通過深挖高端、微型化方式已經(jīng)在航天、石油化工等領(lǐng)域初見市場應(yīng)用；儲能方面，碳?xì)饽z是用于制作超級電容器的最佳材料。未來，開發(fā)成熟、低成本，可再生和生物降解的前體是碳?xì)饽z大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、應(yīng)用和減低成本的發(fā)展方向。