Аэрографи́т, синтетическая углеродная пена, состоящая из пространственной сетки трубчатого углерода.

Структура и свойства

Аэрографит представляет собой чёрный, непрозрачный для света материал, состоящий из трёхмерной сети соединённых между собой углеродных трубок диаметром порядка мкм и с толщиной стенок около 15 нм. Обладая относительно низкой кривизной поверхности и толстыми стенками, по свойствам аэрографит больше напоминает стеклоуглерод, чем углеродные нанотрубки. Стенки углеродных трубок неровные, со множеством складок, что положительно сказывается на упругих свойствах аэрографита. Связи между углеродными атомами в аэрографите преимущественно sp²-гибридизованные.

Благодаря своей трубчатой структуре аэрографит намного лучше сопротивляется растяжению, чем другие углеродные пены и аэрогели. Плотность аэрографита с полыми углеродными трубками составляет 0,18 мг/см³. При приложении внешнего давления улучшаются свойства аэрографита – электропроводность, предел прочности, модуль Юнга, но увеличивается плотность. Аэрографит обладает супергидрофобностью.

Получение

Аэрографит получают химическим осаждением из газовой фазы на подложку из оксидов металлов (ZnO, SnO). Происходит восстановление оксида водородом до металла, на поверхности которого начинается нуклеация углерода с последующим испарением металла. Требования для оксидов металла: низкая энергия активации для восстановления, металлическая фаза, способная обеспечить нуклеацию углерода, и низкая температура испарения металла. Процесс проводят при температуре примерно 760 °C в атмосфере смеси аргона и водорода. В качестве источника углерода используют толуол.

Применение

Аэрографит может использоваться в качестве электродов для суперконденсаторов, материала для создания солнечных парусов, адсорбента и т. д.