康奈尔大学研发出超高孔隙率碳材料，推动未来高储能电池技术升级

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据权威科研网站今日报道，美国康奈尔大学的研究团队成功开发出一种具有空前表面积的纳米多孔碳材料。这种材料每克拥有高达4800平方米的表面积，相当于一个标准美式足球场或11个篮球场的总面积，却仅浓缩在一茶匙的空间内。这项突破性的进展采用了一种类似火箭燃料点火的化学反应，旨在提升二氧化碳捕捉和能源储存技术，从而有望推动下一代高性能电池的发展。

增加碳材料的孔隙率是提升其在污染物吸附（污染物附着于材料表面）和能源储存等领域应用的关键。材料的比表面积越大，在理论上意味着更强的吸附能力和更高的能量密度，但令人意想不到的是，这意味着大部分材料实际上是由空气组成的。正如康奈尔工程学院材料科学与工程系的Emmanuel Giannelis教授所言：“我们追求极致的多孔性，同时必须保证材料结构的完整性和实际应用的可行性。”为解决这一难题，Emmanuel教授与研究员Nikolaos Chalmpes携手合作。Chalmpes巧妙地利用了通常用于火箭推进的自燃反应，成功合成了一种拥有极高孔隙率的碳材料。他解释说，通过精确调控工艺参数，他们实现了前所未有的高孔隙率。尽管自燃反应此前主要应用于航空航天领域，但其快速且剧烈的特性恰好适合构建新型纳米结构。

目前，该研究过程在《ACS Nano》期刊中进行了详细描述，首先使用蔗糖和模板材料作为起始原料，模板材料指导碳结构的形成。当自燃反应与特定化学物质结合时，会产生含有高反应性五元分子环的碳管。随后，通过氢氧化钾处理，去除较为不稳定的结构部分，最终留下复杂的微孔网络。