Aerographite je syntetická pěna složená z trubicových vláken uhlíku . Hustota materiálu je 0,18 mg / cm 3 (0,18 kg / m 3 ), což nám umožňuje označit tento materiál za jeden z nejlehčích současnosti. Aerographite byl vyvinut společným týmem Christian Albrecht University a Hamburg University of Technology. První zpráva o novém materiálu byla zveřejněna v červnu 2012.
Aerografit je černý materiál, který může nabývat různých tvarů, obvykle o objemu několika kubických centimetrů. Jeho struktura je propojená síť uhlíkových trubic o průměru několika mikronů s tloušťkou stěny asi 15 nm. Vzhledem k relativně menšímu zakřivení a větší tloušťce stěny nejsou tyto trubice svými vlastnostmi tolik podobné článkům uhlíkových nanotrubiček podobných grafenu , jako spíše skelnému uhlíku . Stěny trubek jsou často nespojité, mají složené plochy, což zvyšuje elasticitu airbrush. Vazby mezi atomy uhlíku v aerografitu mají sp 2 povahu , což bylo potvrzeno spektroskopií charakteristických ztrát energie elektrony a měřením elektrického odporu . Pod vlivem vnější komprese se elektrická vodivost zvyšuje z 0,3 S/m na 0,8 S/m a hustota z 0,18 mg/cm3 na 0,2 mg/ cm3 . A ve stlačeném stavu mohou být tyto hodnoty 37 S/m při hustotě 50 mg/ cm3 . Díky své struktuře propojených trubic je airgrafit odolnější vůči roztažení než jiné porézní materiály, jako jsou silikonové aerogely . Odolává výrazné elastické deformaci a má velmi nízký Poissonův poměr . 3mm vzorek si zachová svůj původní tvar i po stlačení na 0,1 mm. Pevnost v tahu tohoto materiálu závisí na jeho stlačení a je 160 kPa pro hustotu 8,5 mg/cm3 a 1 kPa při 0,18 mg/ cm3 . Pro srovnání, pevnost v tahu pro aerogel je 16 kPa při hustotě 100 mg/ cm3 . Youngův modul v tahu je asi 15 kPa při 0,2 mg/cm3 , ale pro stlačení je mnohem nižší a může se pohybovat od 1 kPa při 0,2 mg/cm3 do 7 kPa při 15 mg/ cm3 . Aerografit má vlastnost superhydrofobicity a je také docela náchylný k elektrostatickým účinkům - kusy materiálu jsou přitahovány k nabitým předmětům.
Aerografit se získává procesem CVD na substrátu z oxidu zinečnatého . Substrát tvoří tyčinky o tloušťce mikronů, které se získají smícháním stejného množství zinku a polyvinylbutyralu a zahřátím směsi na 900 C. Aerografit se syntetizuje při teplotě asi 760 stupňů v argonové atmosféře , kde je toluen vstřikován jako zdroj uhlíku . Tenká (asi 15 nm) nesouvislá vrstva uhlíku je nanesena na oxid zinečnatý, který se odleptá přidáním vodíku do reakční komory. Takto vytvořená uhlíková struktura poměrně přesně opakuje strukturu substrátu oxidu zinečnatého.
Aerografitové elektrody byly testovány při výrobě ionistorů . Materiál dobře snáší mechanické rázy spojené s cykly nabíjení-vybíjení a krystalizací elektrolytu (ke které dochází při odpařování rozpouštědla). Elektrická kapacita těchto elektrod je 1,25 W*h/kg, což je srovnatelné s elektrodami z uhlíkových nanotrubiček (2,3 W*h/kg)
| Alotropie uhlíku | |
|---|---|
| sp 3 | |
| sp 2 | |
| sp | Karabina |
| smíšený sp 3 / sp 2 | |
| jiný |
|
| hypotetický |
|
| příbuzný |
|