碳气凝胶超细粉体的可控制备技术

于照亮， 彭文联， 刘清海， 张 彤， 代晓东

(军事科学院防化研究院， 北京102205)

碳气凝胶是三维空间网状结构中填充气体介质的碳基凝胶材料，具有轻质、孔隙率大、可设计性强、比表面积大、导热系数小等优点[1]，在许多领域应用价值较高，如储能材料[2-4]、 吸附材料[5]、隔热材料[6]、 防护材料[7]、 光电干扰材料[8-9]等。

相比于块体材料，超细粉体通常具有更大的比表面积、更好的流动性及漂浮性[10]；此外，量子尺寸效应、表界面效应等特殊效应的存在使得部分超细粉体材料表现出特殊的光、磁、介电、超导等特性[11-12]。将碳气凝胶制成超细粉体对于提升材料性能，使之获得更广泛的应用具有重要意义。现有文献中关于碳气凝胶超细粉体制备方法的报道较少，其中超声波乳化法[13-14]需多次清洗、离心分离所得纳米微粒，最后将其碳化，存在过程复杂、 碳化过程发生塌陷、 粒径不可控等不足，不能完全满足碳气凝胶丰富应用场景中对性能的多样化需求。

球磨法是一种典型的自上而下制备超细粉体的方法， 通过球磨机的转动或振动使研磨球对物料造成强烈的撞击、 研磨、 剥离， 达到细化晶粒、 松弛晶格与裂解结构等效果[15]。该方法具有制备效率高、 产量大、 产率高、 可控性强等优点[16]，有望实现碳气凝胶超细粉体的高效可控制备。

本文中基于球磨法， 系统研究了球磨时间、 球料比、 助磨剂等因素对碳气凝胶超细粉体制备过程的影响， 揭示了制备参数与产物性质之间的客观规律， 发展出不同性质碳气凝胶超细粉体的可控制备方法， 为碳气凝胶超细粉体的制备提供了一种新的手段。……