什么是碳氣凝膠？碳氣凝膠是由小間隙孔（<50nm）互連的納米尺寸顆粒（3-30nm）組成的獨特的多孔材料。這種單片（連續(xù)）結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其具有非常大的表面積（400-1100m 2/g）和高導(dǎo)電率（25-100S/cm）。氣凝膠的化學(xué)成分，微結(jié)構(gòu)和物理性能可以實現(xiàn)納米尺度控制，產(chǎn)生獨特的光學(xué)，熱學(xué)，聲學(xué)，機械和電學(xué)性能。
與傳統(tǒng)的無機氣凝膠(如硅氣凝膠)相比，碳氣凝膠具有許多優(yōu)異的性能和更加廣闊的應(yīng)用前景。碳氣凝膠具有比表面積大、密度變化范圍廣等特點，是制備雙電層電容器理想的電極材料。碳氣凝膠是唯一具有導(dǎo)電性的氣凝膠，可用于超級電容器的電扳材料。有機氣凝膠及碳氣凝膠具有生物機體相容性，使得其可用于制造人造生物組織、人造器官及器官組件、醫(yī)用診斷劑及胃腸外給藥體系的藥物載體。由于碳氣凝膠的組成元素(碳)原子序數(shù)低，因而用于Cerenkov探測器時優(yōu)于硅氣凝膠材料。
碳氣凝膠由于其結(jié)構(gòu)的獨特性，具有廣泛的應(yīng)用。而在其許多應(yīng)用中，碳氣凝膠被發(fā)現(xiàn)在一些電化學(xué)裝置中用作電極材料的表現(xiàn)極為突出，最顯著的是用于空氣電容器（aerocapacitor）和電吸附元件（absorption cells）上。
空氣電容器（aerocapacitor）由碳氣凝膠作為電極，是具有高功率密度，高能量密度的電化學(xué)雙層電容器。該裝置通過在電極/電解質(zhì)界面處的靜電電荷分離來存儲電能，被用于負載調(diào)平電源和電動動力列車。此外，一種基于電吸附技術(shù)的創(chuàng)新型氣凝膠已被成功地用于從含水廢液中除去重金屬和無機鹽離子的案例中。具有各種陰離子和陽離子的廢液流過一堆帶電荷的碳氣凝膠電極，雜質(zhì)通過施加的電場與電解質(zhì)分離。這種無污染的分離技術(shù)是替代常規(guī)去離子方法，如反滲透和離子交換，最具有能量效率和潛在成本效益的方法。
氣凝膠合成，空氣電容器和電吸附電池的發(fā)展都是未來十年的關(guān)鍵技術(shù)。這些領(lǐng)域的最新進展提供了巨大的潛在應(yīng)用和獨特的挑戰(zhàn)。開發(fā)低成本，高效率的電動汽車將在混合動力汽車的發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。具有重要意義的是電吸附過程的可用性將與當前的去離子技術(shù)產(chǎn)生競爭。目前這種技術(shù)在技術(shù)開發(fā)方面為危險廢物的處理并修復(fù)受污染的地下水提供了獨特的解決方案。在廣泛領(lǐng)域的潛在應(yīng)用領(lǐng)域值得特別考慮和進一步發(fā)展。因此具有特殊性質(zhì)的碳氣凝膠的定制是一項極大的挑戰(zhàn)。
