Với tỷ trọng chỉ đạt khoảng 0,16 miligram trên mỗi centimét khối, bằng khoảng một phần sáu so với không khí, loại vật liệu graphene aerogel, hay còn được gọi với cái tên là carbon aerogel này là phát minh của GS Gao Chao thuộc trường Đại học Chiết Giang, tỉnh Hàng Châu (Trung Quốc). GS Gao cho biết những phẩm chất quan trọng nhất của loại vật liệu mới này là nó rất dễ sản xuất và có khả năng hấp thụ dầu rất mạnh. Ngoài việc được sử dụng để kiểm soát ô nhiễm, carbon aerogel còn có thể trở thành một loại vật liệu lý tưởng để làm chất cách điện cho các thiết bị lưu trữ năng lượng hoặc chất hấp thụ âm thanh.
Loại vật liệu này được chết tạo từ một chất gel với các thành phần chất lỏng bị thay thế bởi khí. Nó tồn tại dưới trạng thái đặc với tỷ trọng siêu thấp. Ông Gao nói: “Carbon aerogel có thể sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sự ô nhiễm, thí dụ như giải quyết các thảm họa tràn dầu, lọc nước và thậm chí là lọc không khí”. Phát minh của ông Gao đã được công bố trên phiên bản trực tuyến của một số tạp chí hàn lâm nổi tiếng Advanced Materials hay Nature.
Từ nhiều năm nay, các nhà khoa học trên khắp thế giới đã tìm mọi cách để chế tạo các loại vật liệu siêu nhẹ có tỷ trọng thấp. Năm 2011, Phòng thí nghiệm HRL thuộc trường ĐH California Irvine và Viện Công nghệ California đã hợp tác phát triển một loại nickel aerogel có tỷ trọng đạt 0,9 mig/cm2, đạt kỷ lục là vật liệu nhẹ nhất ở thời điểm đó.
Loại aerogel mà GS Gao và nhóm nghiên cứu của ông phát minh được chế tạo bằng giải pháp đông khô. Giải pháp này sẽ loại bỏ các chất ẩm từ các ống nano carbon và graphemes nhưng sẽ giữ lại sự toàn vẹn của nó và tạo ra loại vật liệu nhẹ nhất thế giới này. Ông Gao nói: “Carbon aerogel có cấu trúc tương tự như bọt carbon. Khi một khối aerogel có kích thước bằng một cái ca được đặt lên một cây cỏ, những lá cỏ thậm chí còn không bị uốn cong xuống”.
Bất chất vẻ ngoài có vẻ dễ vỡ, carbon aerogel còn có khả năng đàn hồi rất tốt và nó sẽ tự giãn ra nếu bị nén xuống. Nó cũng là một trong những loại vật liệu có khả năng hút dầu tốt nhất hiện nay. Các sản phẩm hút dầu hiện nay thường có khả năng hấp thu một lượng dung môi hữu cơ lớn gấp khoảng 10 lần trọng lượng của chúng. Trong khi đó, loại carbon aerogel của các nhà khoa học Trung Quốc có khả năng hấp thụ lên tới 900 lần trọng lượng của chúng. Aerogel còn có thể hấp thủ chất hữu cơ cực nhanh: 1 gram aerogel có thể hấp thụ 68,8 gram chất hữu cơ mỗi giây. Ưu điểm này khiến nó trở thành một loại vật liệu lý tưởng cho việc xử lý các vụ tràn dầu trên biển.
Ông Gao cho biết, do sử dụng phương pháp chế tạo đông khô nên việc triển khai sản xuất đại trà và ứng dụng loại aerogel mới của ông là rất dễ dàng. Ông cũng cho biết thêm rằng nhóm của ông sẽ thực hiện thêm các nghiên cứu về hiệu suất hấp thụ chất hữu cơ cũng như các ứng dụng khác của loại vật liệu mới này.
