碳?xì)饽z是Lawrence Livermore國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）開發(fā)的一類特殊類型的氣凝膠（充氣泡沫）。氣凝膠固體基質(zhì)由相互關(guān)聯(lián)的膠體狀碳顆粒或聚合物碳鏈組成，由預(yù)制體制劑和加工條件決定。
碳?xì)饽z通常由間苯二酚和甲醛的溶膠-凝膠聚合形成，然后通過超臨界或蒸發(fā)干燥，隨后在惰性氣氛中高溫?zé)峤?。與通常是絕緣的所有其它類型的有機(jī)和無機(jī)氣凝膠相反，所得碳?xì)饽z是導(dǎo)電的。碳?xì)饽z可以制成單塊，復(fù)合材料，薄膜，粉末或微球。
在過去幾十年中，碳?xì)饽z的化學(xué)和物理性能得到了廣泛的研究。碳?xì)饽z的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)主要由三個(gè)因素控制：
（1）起始溶液中單體結(jié)構(gòu)單元（間苯二酚）與催化劑（碳酸鈉）的摩爾比（R/C比）；（2）熱解溫度；
（3）激活程序。
R/C比率影響間苯二酚-甲醛簇的數(shù)量及大小。在低R/C值（<100）時(shí)，簇傾向于小顆粒增長（<50A），并且存在高度的交聯(lián)，導(dǎo)致高的表面積和更好的互連性。在大的R/C比下（如300），所得到的結(jié)構(gòu)類似于具有較少連接性的膠體顆粒（大簇>100A）串。
在相同的R/C比下，材料表現(xiàn)出類似的粒度。氣凝膠的密度隨間二苯酚開始的濃度而變化。在這些情況下，高密度材料的單位體積比其低密度材料簡單地具有更多交聯(lián)的顆粒。這種獨(dú)特的特征保證了可以合成具有特別大的表面積（600m 2/g）的高密度電極材料（大約1.2g/cc）。這些性能對于在儲能裝置中實(shí)現(xiàn)每單位體積的大電容是必要的。
多孔碳?xì)饽z控制其結(jié)構(gòu)和性能的能力導(dǎo)致其作為先進(jìn)儲能裝置和電化學(xué)裝置中的電極材料的使用量的增加。空氣電容器和電吸附工藝，包括碳?xì)饽z電容去離子（CDI）的工藝都已經(jīng)成功被開發(fā)。
研究人員開發(fā)了薄碳?xì)饽z/碳紙復(fù)合材料，用于電化學(xué)雙層電容器和電吸附工藝實(shí)驗(yàn)。多孔和薄電極結(jié)構(gòu)改善了離子傳輸并降低了歐姆電阻。通過將間苯二酚-甲醛（RF）溶液浸漬到多孔商業(yè)碳紙中來合成復(fù)合材料。然后將這種RF/碳紙結(jié)構(gòu)在密封容器中的兩個(gè)玻璃板之間固化，防止蒸發(fā)。接著將固化的復(fù)合材料在丙酮中浸泡，隨后在室溫下干燥。最后，將RF/碳紙?jiān)诘獨(dú)夥障聼崽幚?小時(shí)，以使間苯二酚-甲醛（RF）組分碳化。
這樣就制備了具有高密度（0.8g/cm3）和大的BET表面積（例如600m2/g）的薄電極。
雖然商業(yè)活性炭和活性炭纖維已經(jīng)顯示出較大的表面積（3000m2/g），但是它們的密度通常比較低（0.2g/cm 3）。因此，在體積相同的基礎(chǔ)上，碳?xì)饽z的BET表面積（500m2/cm3）與從最高表面積商品材料獲得的BET表面積相當(dāng)。同樣重要的是，氣凝膠的孔徑，孔徑分布和微觀組織對于雙層的形成比來自以商業(yè)化的更有利。氣凝膠中的孔體積分布顯示了平均孔徑約5nm（50A）的高斯分布行為，但是商業(yè)材料（即活化纖維）的孔徑分析顯示出其有很多具有小于1nm（10A）直徑的孔。
由于在這些小孔中不可能有雙層結(jié)構(gòu)形成，所以電化學(xué)活性（有用的）區(qū)域僅代表BET表面積的一小部分。
