Пустота здесь — часть материала
Аэрографит кажется невероятно лёгким не потому, что углерод сам по себе почти ничего не весит. Его секрет — в устройстве: тонкие полые углеродные трубки соединены в трёхмерную сеть, где на твёрдую часть приходится лишь малая доля общего объёма. Поэтому плотность материала, рассчитанная по внешним размерам образца, может быть ниже плотности воздуха.
Это сравнение важно понимать правильно: речь идёт о массе каркаса в пересчёте на занимаемый им объём. Поры открыты, и воздух проходит сквозь них, так что такая пена не ведёт себя как герметичный воздушный шар. Но сама структура настолько разрежена, что даже небольшой кусок содержит очень мало углерода.
Почему каркас не рассыпается при сжатии
Лёгкость не означает хрупкость. Трубки образуют связанные узлы, а вся сеть может изгибаться и сминаться: вместо того чтобы ломаться при нагрузке, она меняет форму. Когда давление снимают, структура способна расправиться. Это сочетание малой массы и упругости отличает аэрографит от обычного твёрдого углерода.
Связность сети даёт ещё одно свойство — электрический ток может проходить по углеродным трубкам от одного участка каркаса к другому. В результате материал одновременно служит проводником и остаётся чрезвычайно пористым. Такие качества делают его интересным для лёгких электродов и других устройств, где важно совместить малую массу, большую внутреннюю поверхность и проводимость.
Что означает пример с лепестком
Сравнение с лепестком показывает прежде всего, насколько мало весит объёмный кусок аэрографита; это не обещание, что любой его блок сам собой взлетит. Если представить каркас размером с автомобиль, его масса могла бы быть настолько малой, что тонкая опора выдержала бы её. Необычность материала — в том, что почти весь видимый объём создаёт не углерод, а пространство между его трубками.
