迄今为止世界上最轻的材料“全碳气凝胶”

首先先介绍一下什么是“全碳气凝胶”

“气凝胶”是半固体状态的凝胶经干燥、去除溶剂后的产物，外表呈固体状，内部含有众多孔隙，充斥着空气，因而密度极小。2012年底，浙江大学的科学家们研制出了一种超轻材料，这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅每立方厘米0.16毫克，是空气密度的六分之一，也是迄今为止世界上最轻的材料。

全碳气凝胶可轻松立于花朵上

材料介绍

“气凝胶”是半固体状态的凝胶经干燥、去除溶剂后的产物，外表呈固体状，内部含有众多孔隙，充斥着空气，因而密度极小。浙江大学高分子科学与工程学系高超教授的课题组将含有石墨烯和碳纳米管两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分、保留骨架，成功刷新了“最轻材料”的纪录。此前的“世界纪录保持者”是由德国科学家在2012年底制造的一种名为“石墨气凝胶”的材料，密度为每立方厘米0．18毫克。这一研究成果已于2013年2月18日在线发表在《先进材料》期刊上，并被《自然》杂志在“研究要闻”栏目中重点配图评论

材料特点

“‘全碳气凝胶’的构造类似于‘碳海绵’，哪怕将一个马克杯大小的气凝胶放在狗尾草上，纤细的草须也不会被压弯。”高超说。虽然看上去“脆弱不堪”，但“全碳气凝胶”在结构韧性方面却十分出色，它可以在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复原。此外，“全碳气凝胶”还是吸油能力最强的材料之一。现有的吸油产品一般只能吸收自身质量10倍左右的有机溶剂，而“全碳气凝胶”的吸收量可高达自身质量的900倍。

轻松立于狗尾巴草上

材料有何用?

全碳气凝胶将有望在海上漏油、净水甚至净化空气等环境污染治理上发挥重要作用。传统的气凝胶制作方式往往无法批量生产，但课题组新创的“低温冻干法”令气凝胶的生产过程更加便捷，也使这种超轻材料的大规模制造和应用成为可能。

《自然》杂志已将这一研究成果放在“研究要闻”栏目，并重点配图评论。“全碳气凝胶”将有望在海上漏油、净水甚至净化空气等环境污染治理上发挥重要作用。

2013年实验室正在对这一材料的吸附性能进行进一步的应用性研究，除了污染治理方面，“全碳气凝胶”还将能成为理想的储能保温、催化载体和吸音材料。

值得一提的是我国在石墨烯领域始终保持在世界前列，目前实验室正在对这一材料的吸附性能进行进一步的应用性研究。科研人员说，“碳海绵”还可能成为理想的相变储能保温材料、催化载体、吸音材料以及高效复合材料。不过，这一新生材料就如呱呱坠地的婴儿，科学家还很难准确预计其应用领域与前景，还得依靠社会以及产业界的想象力，让这个新材料走出实验室，实现应用价值