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气凝胶被认为是改变世界的新材料。广泛应用于民用航空、国防等高科技领域，如工业管道保温等民用领域。气凝胶是由低维一维纳米结构（如零维一维纳米线或二维纳米片）三维组装而成的各种变量，如若干化学性质。它们都会对气凝胶的最终性能产生很大的影响。到目前为止，有许多具有不同低维纳米结构的气凝胶，但这些纳米结构的尺寸都在100nm以下，甚至可以制备尺寸大于100nm（即亚微米）的气凝胶。这主要是由两个原因造成的：第一，气凝胶结构单元的尺寸越大，比表面积越小（反比）。对于亚微米结构单元，无论是无机物（高密度）还是有机物（低密度），气凝胶的比表面积都很小，失去了气凝胶的优良表面积。第二，无论纳米尺度结构单元之间的连接是物理键还是化学键，随着结构单元尺寸的增大，原子在总原子中的比例会急剧下降，因此，气凝胶材料的组装将随着结构单元的尺寸而变得更加迫切，并将解决这些挑战。由中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员张学通领衔的气凝胶团队正在与伦敦大学学院的宋文辉教授和科技大学教授严立峰合作。以平均直径为220nm的导电聚合物（聚苯胺-聚吡咯共聚物）空心球为前驱体，氧化石墨烯为交联剂。通过溶胶-凝胶超临界流体萃取、高温热处理等关键步骤，成功制备出新型全碳气凝胶，即石墨烯交联碳空心球气凝胶（图2）。交联剂石墨烯的存在使得球与球之间的点对点接触巧妙地转化为点对点接触，从而提高了最终气凝胶的力学性能。空心球的使用和亚微米空心球壳上产生的大量微孔保证了最终气凝胶具有较大的比表面积。前驱体导电聚合物的选择使最终的碳气凝胶能够实现氮交联碳空心球气凝胶的制备。它具有低密度（51-67mg/cm）、高电导率（263-695S/m）、高比表面积（569-609m2/g）、高杨氏模量（8MPa）等优点，有望成为能源，广泛应用于功能复合材料领域，石墨烯交联碳空心球气凝胶作为U型热电池的电极材料。电池的输出功率高达05w。M-2（4瓦？其能量转换效率相对于卡诺循环高达4%。这些数值远远高于目前同类型的设备。本工作为将大颗粒组装成气凝胶提供了良好的设计思路，解决了亚微米结构单元制备功能性气凝胶的相关技术成果。研究结果发表在《纳米能源》（2017，39）上。中国科学院苏州纳米技术研究所研究生董大鹏和郭海涛是本文的合著者，他们研究了
图1的制备过程，石墨烯交联碳空心球气凝胶通过中国科学院的
图，石墨烯交联碳空心球气凝胶：（a）花瓣上的气凝胶；B） 气凝胶扫描电镜照片；C） 气凝胶的透射电镜照片；D） 气凝胶的生物脱氮
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