什么是碳?xì)饽z？碳?xì)饽z是由小間隙孔（<50nm）互連的納米尺寸顆粒（3-30nm）組成的獨(dú)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(shí)現(xiàn)納米尺度控制，產(chǎn)生獨(dú)特的光學(xué)，熱學(xué)，聲學(xué)，機(jī)械和電學(xué)性能。
與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)氣凝膠(如硅氣凝膠)相比，碳?xì)饽z具有許多優(yōu)異的性能和更加廣闊的應(yīng)用前景。碳?xì)饽z具有比表面積大、密度變化范圍廣等特點(diǎn)，是制備雙電層電容器理想的電極材料。碳?xì)饽z是唯一具有導(dǎo)電性的氣凝膠，可用于超級(jí)電容器的電扳材料。有機(jī)氣凝膠及碳?xì)饽z具有生物機(jī)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?xì)饽z的組成元素(碳)原子序數(shù)低，因而用于Cerenkov探測(cè)器時(shí)優(yōu)于硅氣凝膠材料。
碳?xì)饽z由于其結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性，具有廣泛的應(yīng)用。而在其許多應(yīng)用中，碳?xì)饽z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?xì)饽z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(guò)在電極/電解質(zhì)界面處的靜電電荷分離來(lái)存儲(chǔ)電能，被用于負(fù)載調(diào)平電源和電動(dòng)動(dòng)力列車(chē)。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(wú)機(jī)鹽離子的案例中。具有各種陰離子和陽(yáng)離子的廢液流過(guò)一堆帶電荷的碳?xì)饽z電極，雜質(zhì)通過(guò)施加的電場(chǎng)與電解質(zhì)分離。這種無(wú)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(lái)十年的關(guān)鍵技術(shù)。這些領(lǐng)域的最新進(jìn)展提供了巨大的潛在應(yīng)用和獨(dú)特的挑戰(zhàn)。開(kāi)發(fā)低成本，高效率的電動(dòng)汽車(chē)將在混合動(dòng)力汽車(chē)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(guò)程的可用性將與當(dāng)前的去離子技術(shù)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)。目前這種技術(shù)在技術(shù)開(kāi)發(fā)方面為危險(xiǎn)廢物的處理并修復(fù)受污染的地下水提供了獨(dú)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(jìn)一步發(fā)展。因此具有特殊性質(zhì)的碳?xì)饽z的定制是一項(xiàng)極大的挑戰(zhàn)。
