近日，浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种0.16毫克/立方厘米的超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻固态材料0.18毫克/立方厘米的纪录。这一进展被《自然》杂志在“研究要闻”(2013年2月28日的第494期404页)栏目中重点配图评论。 气凝胶，被誉为“凝固的烟”，是入选吉尼斯世界纪录的最轻一类物质，因其内部有很多孔隙，充斥着空气，故而得名。在实验室，记者看到了一个个大小不等的它们：看似碳，触似海绵，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，“就像大型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。” 这么轻的东西怎么制成的？高超说，气凝胶的基本制备原理是除去凝胶中的溶剂(液体)，让其保留完整的骨架。
       课题组将溶解了石墨烯和碳纳米管的水溶液放在容器里，在低温下冻干，便获得了“碳海绵”，并且可以任意调节形状。“容器多大，就可以制备多大，可以做到上千立方厘米，甚至更大。”高超说。 创意来自《自然》杂志年度十大图片。2011年，美国HRL实验室、加州大学欧文分校和加州理工学院合作制备了一种镍构成的气凝胶，密度为0.9毫克/立方厘米，创下了当时最轻材料的纪录。把这种材料放在蒲公英花朵上，柔软的绒毛几乎没有变形——这张照片入选了《自然》杂志年度十大图片，也给高超留下了深刻印象：能不能制备出一种材料，挑战这个极限？  浙大团队的“灵感来源”，2011年美国HRL实验室、加州大学欧文分校和加州理工学院合作制备了一种镍构成的气凝胶。 这一次，高超课题组研制成功的这种新材料非常轻，即使把它压在狗尾草上也不会压弯狗尾草的毛尖。 在已报道的成果中，高超课题组制备的“碳海绵”是最轻纪录保持者——可达到0.16毫克/立方厘米，不但低于空气的密度，也低于氦气的密度。相关论文2月18日在线发表在《先进材料》上。但是，课题组对于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：这项成果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。 高教授说，“碳海绵”可任意调节形状，弹性也很好，被压缩80%后仍可恢复原状。它对有机溶剂有超快、超高的吸附力，是已被报道的吸油力最强的材料。现有吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体，而“碳海绵”能吸收250倍左右，最高可达900倍，而且只吸油不吸水。 “碳海绵”这一特性可用来处理海上原油泄漏事件——把“碳海绵”撒在海面上，就能把漏油迅速吸进来，因为有弹性，吸进的油又挤出来回收，碳海绵也可以重新使用。 另外，“碳海绵”还可能成为理想的储能保温材料、催化剂载体及高效复合材料，有广阔前景。 背景资料 气凝胶（Aerogel），也称作空气胶，是世界上密度仅次于飞行石墨（Aerographite，暂名）的人造发泡物质。制造过程是将气体取代液体在凝胶中的位置而成，而如此做出的结果造就了拥有数种杰出特性的极轻物质。其中最引人注目的是它良好的隔热能力。 Samuel Stephens Kistler在1931年发明气凝胶。而这一切是因为他与Charles Learned之间的赌注，竞争看谁有办法将凝胶里的液体成分用气体取代却不使发泡的间壁收缩崩塌。最后Kistler办到了。 气凝胶借由临界干燥法将凝胶里头的液体成分抽出。这种方法会令液体缓慢的被脱出，但不至于使凝胶里的固体结构因为伴随的毛细作用被挤压破碎。 世界上第一个气凝胶体的主要成分是硅胶。Kistler随后又造出了以铝、铬、氧化锡为基础物质的凝胶。第一个碳凝胶体则迟至1980年代以后才被开发。 尽管气凝胶里有个胶字，但它其实是坚硬而干燥的物质，就其物理性质与胶体一点也不类似。被称为胶是由于它的制造过程提取于凝胶。提起指尖轻轻在凝胶表面按压一下并不会留下痕迹；如果以加重的力道按压会造成永久的凹陷；而加上足够的力量会让它如玻璃般破碎散落成块。