现阶段，迫切需要对成型技术有深入的了解，以便精确地调整石墨烯气凝胶(GA)的孔结构来适应各种应用背景。在本文中，通过使用从-10℃到-196°C冷冻的冰晶模板进行冷冻铸造，以此调节GA的微观结构和性能。采用相场模拟方法研究了石墨烯-水系统在冷冻过程中的微观结构演变。实验和仿真结果均表明，过冷度是冰晶成核和生长的基础，并主导了GA的衍生形态。通过将冷冻温度从-10°C降低到-196°C，GA的孔径大小从240 μm调控到6 μm，但恒定密度始终保持在8.3 mg cm^-3。快速冷冻浇铸使GA具有精细的孔结构，因此展现出更好的热，电和压缩性能，而缓慢冻结的GA由于形成了连续且呈管状的石墨烯薄片而具有更好的吸收性能。在-196°C下冷冻的GA表现出最高的杨氏模量327 kPa，其密度与文献报道的密度相似。这些发现表明，具有可控孔形态GA的各种潜在应用，并且有助于低温诱导的相分离方法。
  
Fig. 1 GO悬浮液的(a) TEM图和(b) HRTEM图；(c)大块GO的强度分布图；(d) GO和GA的XRD图；(e) GA的c1s XPS谱；(f) GO和GA的拉曼光谱；(g)还原前和 (h) 还原后GO与水的接触角。
 
 
Fig. 2 在不同温度下冻结的GA多孔网络结构的SEM顶视图：(a) -10°C，(b) -20°C，(c)-40°C，(d) -70°C，(e) -100°C，和(f) -196°C。
 
 
Fig. 3 (a)冰晶结晶过程中GH的温度变化；(b) GH中冰晶生长的示意图；(c)不同冷冻条件下GA结晶的示意图。
 
 
Fig. 4 (a)成核和生长速率随过冷度的变化；(b)温度拐点、(c)结晶周期、(d)平均孔径随冻结温度的变化。
 
 
Fig. 5 不同温度下的等温凝固模拟结果：(a) -10°C；(b) -20°C；(c) -40 °C；(d) -70°C；(e) -100°C和 (f)-196°C。
 
 
Fig. 6 (a) GA最大应变85%以下的压缩应力-应变曲线；(b)在−196°C冻结的GA的杨氏模量与当前研究的比较；(c-d) GA最大应变50%以下的压应力-应变曲线(曲线1、10)。(e)和(f) GA压缩后在-10°C和-20°C冻结的SEM图。
 
 
Fig. 7 (a) GA对各种化学溶剂和油的吸附能力；(b)去除用苏丹红III染色的乙醇照片。
 
 
Fig. 8 在不同温度下冻结的GA多孔网络结构的SEM侧视图：(a) -10°C，(b) -20°C，(C) -40°C，(d) -70°C，(e) -100°C，(f) -196°C。
 
 
Fig. 9 GA的导热系数和导电性与冻结温度的关系。
 
     相关研究成果于2020年由北京科技大学Hailong Zhang课题组，发表在Nanoscale (DOI: 10.1039/c9nr07861d )上。原文：Precise control of versatile microstructure and properties of graphene aerogel via freezing manipulation