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针对这些挑战，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员张学同带领的气凝胶团队与英国伦敦大学学院教授宋文辉及中国科学技术大学教授闫立峰等合作，以平均直径达到220纳米的导电高分子（聚苯胺聚共聚物）空心球为前驱体，以氧化石墨烯为交联剂，先后通过溶胶-凝胶工艺、超临界流体萃取工艺、高温热处理工艺等关键步骤（图1），成功获得了一种新型的全碳气凝胶，即石墨烯交联的碳空心球气凝胶（图2）。交联剂石墨烯的存在，把球与球之间的点对点接触巧妙转化为点对面接触，因而提高了气凝胶的力学性能；空心球结构的使用，以及在亚微米级空心球壳层上造出的大量微孔，保证了获得气凝胶具有大的比表面积；而前驱体导电高分子的选择，使得全碳气凝胶实现了氮元素的掺杂。

　　研究获得的石墨烯交联的碳空心球气凝胶具有低密度（(51-67mg/cm3)、高导电性（263-695S/m）、高比表面积（569-609m2/g）、高杨氏模量（1.8MPa）等诸多优点，有望在能源（捕获、存储、转换）、传感、催化、吸附、分离、功能复合材料等领域得到广泛应用。例如，将石墨烯交联的碳空心球气凝胶作为电极材料应用在U-型热电化学池上，电池的输出功率高达1.05 W·m-2 (6.4 W·Kg-1)，其相对卡诺循环的能量转化效率高达1.4%，这些数值远高于目前同类型器件的数值。

　　该工作为大尺寸粒子组装成气凝胶提供了很好的设计思路，解决了由亚微米结构单元制备功能性气凝胶的技术难题。相关结果发表在Nano Energy (2017, 39, 470 - 477)上。中科院苏州纳米所硕士生董大鹏和郭海涛为该论文的共同作者。