炭气凝胶，是一种轻质的多孔性固体物质，属于新型纳米炭材料，通常呈现黑色或深灰色。其密度较低，约为0.1-0.3g/cm3，具有连续的三维网络结构，孔隙率可高达80-98%，网络胶体颗粒直径在3-20nm之间，比表面积则高达600-1100m2/g。这种高孔隙率和大比表面积的特性，使得炭气凝胶能够通过孔隙内的分子筛选、催化反应等方式，在吸附分离、催化等领域发挥重要作用。例如，炭气凝胶可以用于气体分离、净化以及废水处理等过程，能够有效去除水中的重金属离子和有机污染物。
炭气凝胶的制备方法多样，常见的有溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等。其中，溶胶-凝胶法是先将有机前驱体溶解于适当的溶剂中形成均匀的溶液，然后加入催化剂促进聚合反应，得到凝胶状产物，再对凝胶进行干燥处理，去除溶剂和其他挥发性成分，从而获得炭气凝胶。化学气相沉积法则是将含碳的有机物或无机物在高温下进行热解，生成碳纳米颗粒，随后通过控制温度和压力等条件，使这些碳纳米颗粒在气凝胶中自组装成三维网络结构，最后得到炭气凝胶。
炭气凝胶的应用领域十分广泛。在能源储存方面，高比表面积和孔隙率使炭气凝胶成为理想的电极材料，能够显著提高超级电容器和锂离子电池的能量储存能力，加快离子在电极材料中的扩散速度，进而提高电池的充放电速率和能量密度。在催化领域，炭气凝胶可作为催化剂载体，负载各种活性组分，为催化剂提供更多的活性位点，从而提高催化反应的效率。此外，炭气凝胶还具有良好的导电性和敏感性，可用于制备传感器，通过检测其电阻、电容等电学性质的变化，实现对各种环境参数的实时监测。
近些年，我国相关企业在炭气凝胶的制备技术上取得了显著进展。例如，2024年2月，南京精工新材料有限公司取得了“碳气凝胶的生产制备用干燥装置”专利，通过增加隔板、干燥热管、成品干燥箱等部件，提高了干燥效果，从而有助于提升炭气凝胶的生产质量和效率；2023年5月，爱彼爱和新材料有限公司申请了“炭气凝胶及其制备方法和应用”专利，该方法可使炭气凝胶兼具低密度和高比表面积的优点。
 同时，我国相关企业也不断挖掘炭气凝胶潜藏价值，拓展其应用领域。2024年12月，上海交通大学赵亚平教授、谭慧君助理研究员等发表名为“AII-CarbonPiezoresistive Sensor: Enhanced Sensitivity and Wide Linear Rangevia Multiscale Design for Wearable Applications”的论文，研究介绍了一种全碳压阻传感器，该传感器集成了双面金字塔形碳气凝胶作为传感层，具有生物相容性高、化学稳定性好、环境可持续发展和制造工艺简单等特点，可用于实时生理信号监测、语音识别等。我国炭气凝胶产业发展态势良好，在技术和应用方面不断取得新突破。