全碳气凝胶
全碳气凝胶（英语：Aerographite，暂名）是一种人造发泡物质，微观上是一个由碳组成的多孔而具互连的网络的管状物。全碳气凝胶的密度为180 g/m3 (0.00112 lbs/ft3)，是人类创造过的其中一种最轻的结构材料。它是由德国的两所大学——基尔大学和汉堡－哈尔堡工业大学联合开发的，于2012年六月首次被公开在科学杂志上。
结构和特性 编辑
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。它是由具无缝、互连的碳管状物所组成，其管状物的直径约为微米大小，墙壁为15奈米。基于其相对较小的弯曲度和相对较大的墙壁厚度，且外壁为石墨烯状，使其和玻璃碳在性质上约有差异。全透气凝胶的管壁会断开有皱褶，令它具有弹性的特质。
借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杂化的性质。
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，电导率由~0.2 S/m(0.18 mg/cm3时)上升互0.8 S/m(0.2 mg/cm3时)，及至37 S/m(50 mg/cm3时)[1]。 因此，当被压缩得愈紧密，导电性能便愈高。
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。全碳气凝胶的极限抗拉强度大约是160 kPa(8.5 mg/cm3时）与1 kPa（0.18 mg/cm3时），相比下，最坚固的硅胶气凝胶的极限抗拉强度为16 kPa（100 mg/cm3时）。在张力下，杨氏模数大约是15 kPa(0.2 mg/cm3），但在压力下会低得多，杨氏模数会由1kPa(0.2 mg/cm3) 上升至7 kPa(15 mg/cm3)。[1]作者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。
全碳气凝胶是超疏水性的，所以当它是数厘米大小时会抗拒水。另外，全碳气凝胶对静电效应比较敏感，会自发地被带电物件吸引.[1]
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来源 编辑
- ^ 1.0 1.1 1.2 Mecklenburg, Matthias; Schuchardt, Arnim; Mishra, Yogendra Kumar; Kaps, Sören; Adelung, Rainer; Lotnyk, Andriy; Kienle, Lorenz; Schulte, Karl. Aerographite: Ultra Lightweight, Flexible Nanowall, Carbon Microtube Material with Outstanding Mechanical Performance. Advanced Materials. 2012, 24 (26): 3486–90. PMID 22688858. doi:10.1002/adma.201200491.