journal article·2017-11-28Open access

Carbon aerogel evolution: Allotrope, graphene-inspired, and 3D-printed aerogels

Swetha Chandrasekaran, Patrick G. Campbell, Theodore F. Baumann, Marcus A. Worsley

Journal of Materials Research· Volume 32· Issue 22

Abstract

Carbon aerogels (CAs) are a unique class of high surface area materials derived by sol–gel chemistry. Their high mass-specific surface area and electrical conductivity, environmental compatibility, and chemical inertness make them very promising materials for many applications, such as energy storage, catalysis, sorbents, and desalination. Since the first CAs were made via pyrolysis of resorcinol–formaldehyde (RF)-based organic aerogels in the late 1980s, the field has really grown. Recently, in addition to RF-derived amorphous CAs, several other carbon allotropes have been realized in aerogel form: carbon nanotubes (CNTs), graphene, graphite, and diamond. Furthermore, the popularity of graphene aerogels has inspired research into aerogels made of a host of graphene analog materials (e.g., boron nitride, transition metal dichalcogenides, etc.), with potential for an even wider array of applications. Finally, the development of three-dimensional-printed aerogels provides the potential for CAs to have an even broader impact on energy-related technologies. Here, we will present recent work covering the novel synthesis of RF-derived, CNT, graphene, graphite, diamond, and graphene analog aerogels.
Source: expertdata · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Aerogels and thermal insulation · Supercapacitor Materials and Fabrication · Graphene research and applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1002/adfm.20160156210.1002/adfm.201601562 ↗
2. 10.1039/C7NR00663B10.1039/C7NR00663B ↗
3. 10.1038/ncomms984910.1038/ncomms9849 ↗
4. 10.1039/C5NR01672J10.1039/C5NR01672J ↗
5. 10.1002/aenm.20160105710.1002/aenm.201601057 ↗
6. 10.1021/cr300263a10.1021/cr300263a ↗
7. 10.1002/adma.20120457610.1002/adma.201204576 ↗
8. 10.1039/C5NJ03086B10.1039/C5NJ03086B ↗
9. 10.1039/c1nr10355e10.1039/c1nr10355e ↗
10. 10.1021/ar600028s10.1021/ar600028s ↗
11. 10.1021/cr00099a00410.1021/cr00099a004 ↗
12. 10.1016/j.carbon.2016.09.04610.1016/j.carbon.2016.09.046 ↗
13. 10.1002/chem.20150196410.1002/chem.201501964 ↗
14. 10.1557/jmr.2014.33610.1557/jmr.2014.336 ↗
15. 10.1038/ncomms796210.1038/ncomms7962 ↗
16. 10.1002/adfm.20130381510.1002/adfm.201303815 ↗
17. 10.1002/adfm.20140031610.1002/adfm.201400316 ↗
18. 10.1016/j.jcis.2016.09.00810.1016/j.jcis.2016.09.008 ↗
19. 10.1002/anie.20100027010.1002/anie.201000270 ↗
20. 10.1039/c000051e10.1039/c000051e ↗
21. 10.1016/j.electacta.2016.06.14610.1016/j.electacta.2016.06.146 ↗
22. 10.1039/C6NR00340K10.1039/C6NR00340K ↗
23. 10.1039/C6NH00077K10.1039/C6NH00077K ↗
24. 10.1021/nn505335u10.1021/nn505335u ↗
25. 10.1007/s12274-014-0672-z10.1007/s12274-014-0672-z ↗
26. 10.1039/C5RA09170E10.1039/C5RA09170E ↗
27. 10.1016/j.carbon.2017.03.08810.1016/j.carbon.2017.03.088 ↗
28. 10.1039/C5TA00355E10.1039/C5TA00355E ↗
29. 10.1039/C4CS00257A10.1039/C4CS00257A ↗
30. 10.1021/jz200223x10.1021/jz200223x ↗
31. 10.1002/anie.20050105210.1002/anie.200501052 ↗
32. 10.1016/j.jpowsour.2016.09.03610.1016/j.jpowsour.2016.09.036 ↗
33. 10.1016/j.nanoen.2017.03.00410.1016/j.nanoen.2017.03.004 ↗
34. 10.1021/nn101187z10.1021/nn101187z ↗
35. 10.1002/adma.20160239310.1002/adma.201602393 ↗
36. 10.1021/acsami.5b1069210.1021/acsami.5b10692 ↗
37. 10.1021/acsnano.5b0259910.1021/acsnano.5b02599 ↗
38. 10.1021/jp509202710.1021/jp5092027 ↗
39. 10.1021/ja056550k10.1021/ja056550k ↗
40. 10.1039/C5TA10311H10.1039/C5TA10311H ↗
41. 10.1021/nn402452p10.1021/nn402452p ↗
42. 10.1039/C2CS35353A10.1039/C2CS35353A ↗
43. 10.1038/srep0084910.1038/srep00849 ↗
44. 10.1021/cm000761110.1021/cm0007611 ↗
45. 10.1016/0167-577X(85)90077-110.1016/0167-577X(85)90077-1 ↗
46. 10.1021/la801168410.1021/la8011684 ↗
47. 10.1021/nl903963610.1021/nl9039636 ↗
48. 10.1039/c1jm13105b10.1039/c1jm13105b ↗
49. 10.1021/cm200426k10.1021/cm200426k ↗
50. 10.1016/j.flatc.2017.01.00210.1016/j.flatc.2017.01.002 ↗
51. 10.1002/adma.20039002010.1002/adma.200390020 ↗
52. 10.1038/nnano.2010.8910.1038/nnano.2010.89 ↗
53. 10.1002/cphc.20110097010.1002/cphc.201100970 ↗
54. 10.1016/0022-3093(90)90324-F10.1016/0022-3093(90)90324-F ↗
55. 10.1016/j.cej.2016.11.15710.1016/j.cej.2016.11.157 ↗
56. 10.1002/adma.20090298610.1002/adma.200902986 ↗
57. 10.1038/nmat306410.1038/nmat3064 ↗
58. 10.1111/j.1151-2916.1990.tb06588.x10.1111/j.1151-2916.1990.tb06588.x ↗
59. 10.1557/JMR.1993.187510.1557/JMR.1993.1875 ↗
60. 10.1039/c0jm00672f10.1039/c0jm00672f ↗
61. 10.1021/nn102246a10.1021/nn102246a ↗
62. 10.1039/b007591o10.1039/b007591o ↗
63. 10.1021/ja107229910.1021/ja1072299 ↗
64. 10.1021/am400582n10.1021/am400582n ↗
65. 10.1002/adma.20060174810.1002/adma.200601748 ↗
66. 10.1016/0001-8686(76)80004-810.1016/0001-8686(76)80004-8 ↗
67. 10.1016/j.carbon.2007.06.00610.1016/j.carbon.2007.06.006 ↗
68. 10.1021/acsnano.5b0008710.1021/acsnano.5b00087 ↗
69. 10.1021/cm062569q10.1021/cm062569q ↗
70. 10.1021/ie50294a01610.1021/ie50294a016 ↗
71. 10.1021/ie50292a00710.1021/ie50292a007 ↗
72. 10.1021/jp071436510.1021/jp0714365 ↗
73. 10.1039/c0cc03457f10.1039/c0cc03457f ↗
74. 10.1016/j.polymer.2009.04.05610.1016/j.polymer.2009.04.056 ↗
75. 10.1063/1.308629310.1063/1.3086293 ↗
76. Graphene aerogels: A review10.1088/2053-1583/aa7883 ↗
77. 10.1002/adma.20110031010.1002/adma.201100310 ↗
78. 10.1016/S0022-3093(98)00747-910.1016/S0022-3093(98)00747-9 ↗
79. 10.1063/1.223622210.1063/1.2236222 ↗
80. 10.1126/science.120077010.1126/science.1200770 ↗
81. 10.1039/C5NR03855C10.1039/C5NR03855C ↗
82. 10.1038/srep2736510.1038/srep27365 ↗
83. 10.1038/srep2583010.1038/srep25830 ↗
84. 10.1016/j.matlet.2016.04.18710.1016/j.matlet.2016.04.187 ↗
85. 10.1126/science.110289610.1126/science.1102896 ↗
86. 142. Zhu C. , Liu T. , Qian F. , Chen W. , Chandrasekaran S. , Yao B. , Song Y. , Duoss E.B. , Kuntz J.D. , Spadaccini C.M. , Worsley M.A. , and Li Y. : 3D printed functional nanomaterials for electrochemical energy storage. Nano Today. 15, 107–120 (2017).10.1016/j.nantod.2017.06.007 ↗
87. 10.1021/nn102710410.1021/nn1027104 ↗
88. 10.1016/S0008-6223(00)00155-X10.1016/S0008-6223(00)00155-X ↗
89. 10.1038/nnano.2008.21010.1038/nnano.2008.210 ↗
90. 10.1073/pnas.101060010810.1073/pnas.1010600108 ↗
91. 10.1021/acs.nanolett.5b0496510.1021/acs.nanolett.5b04965 ↗
92. 10.1038/ncomms225110.1038/ncomms2251 ↗
93. 10.1016/j.compscitech.2015.11.00210.1016/j.compscitech.2015.11.002 ↗
94. 10.1021/ja01539a01710.1021/ja01539a017 ↗
95. 10.1021/nl034843a10.1021/nl034843a ↗
96. 10.1038/nmat196710.1038/nmat1967 ↗
97. 10.1039/C3CS60303B10.1039/C3CS60303B ↗
98. 10.1016/j.carbon.2011.02.00110.1016/j.carbon.2011.02.001 ↗
99. 10.1126/science.112629810.1126/science.1126298 ↗
100. 10.1038/nmat184910.1038/nmat1849 ↗