超轻气凝胶“碳海绵”为什么没有像氦气球一样在空气中上浮？ 因为你看到的气凝胶的密度不是它们的真密度，而是表观密度。比如某种叫做“碳海绵”的气溶胶的密度是 0.16 mg/cm3，空气密度大约是它的7倍，看起来它应该漂浮在空中的呀。我们先看看碳海绵的这个密度是怎么来的：将碳海绵放在真空中称重，然后除以表观体积。问题就出在这个表观体积上，气溶胶内部是有很多孔隙的，表观体积反映的不是气溶胶的真实体积，因此才会出现密度比空气小的情况。如果知道气溶胶的真实体积，进而算出真密度，那么就会发现，它还是比空气的密度大。气溶胶放置在空气中时，空气会填充里面的孔隙，所以想让气溶胶漂浮在空中，得真密度小于空气才行。
碳气凝胶硬度达到多少？ 仅有0.16kg/m3，是密度最低的固态材料。“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”的固态材料密度仅为0.16kg/m3，是空气密度的六分之一，也是迄今为止世界上最轻的材料。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。
炭气凝胶的制备方法 炭气凝胶的制备一般可分为三个步骤：即形成有机凝胶、超临界干燥和炭化。其中有机凝胶的形成可得到具有三维空间网络状的结构凝胶；超临界干燥可以维持凝胶的织构而把孔隙内的溶剂脱除；炭化使得凝胶织构强化，增加了机械性能，并保持有机凝胶织构。(Super-critical drying)超临界流体概念的提出可追溯到一百多年前。而超临界流体干燥技术是Kistler S.S开创的。超临界流体无汽液界面而兼有液体和气体性质，具有特殊的溶解度、易调变的密度、较低的粘度和较高的传质速率等特点，因此干燥过程中可维持凝胶结构。超临界干燥介质多采用醇类等有机溶剂，由于其易燃易爆及Air Glass实验室的事故，迫使研究者开发新的干燥介质。Tewari P H等采用二氧化碳作为超临界干燥介质，降低了干燥温度，提高了安全性，干燥时间较长。但多采用CO2干燥介质。RF气凝胶的密度范围0.03~0.60g/cm 3，比表面积350~900m2/g．典型孔隙尺寸小于50nm，网络胶体颗粒尺寸3~20nm，暗红色透明。RF气凝胶在惰性气氛或真空条件下炭化得到玻璃状炭气凝胶。在炭化时，升温速率和气氛对炭气凝胶性能有重要影响，一般情况下炭化收率不大于50%。但炭气凝胶基本继承了RF气凝胶的织构，这归因于经历的炭化是。
碳气凝胶的制作简便 形状、尺寸可任意调节，大规模制造成可能在实验室，记者看到了一个个大小不等的“碳海绵”：它们大的如网球，小的如酒瓶塞。在电子显微镜下，碳纳米管和石墨烯共同支撑起无数个孔隙。“就像体育场馆等大型空间结构，用钢筋做支架，用高强度的薄膜等做墙壁，材料整体既轻且强。课题组博士生孙海燕说，“在这里，碳纳米管就是支架，石墨烯就是墙壁。在已报道的成果中，高超课题组制备的“碳海绵”仍是最轻纪录保持者—可达到0.16毫克/立方厘米，低于氦气的密度。相关论文2013年2月18日在线发表在《先进材料》上。但课题组对申报吉尼斯世界纪录兴趣不大，“‘轻’并不是它最大的新意所在”。高超解释：它的价值在于其简便的制备方法，以及材料所展现出来的优越性能。科学家介绍说，气凝胶的基本制备原理是除去凝胶中的溶剂，让其保留完整的骨架。在以往制备气凝胶的案例中，科学家主要采用溶胶—凝胶法和模板导向法。前者可以批量合成，但是可控性差；后者能产生有序的结构，但依赖于模板的精细结构和尺寸，难以大量制备。高超课题组另辟蹊径，探索出无模板冷冻干燥法：将溶解了石墨烯和碳纳米管的水溶液在低温下冻干，便获得了“碳海绵”，并且可以任意调节形状，令。
