超轻“碳海绵”：密度媲美氦气，为何不飘浮？
在科学的奇妙世界中，浙江大学和大连理工大学的研究团队在Nature杂志上揭示了一种名为“碳海绵”的超轻物质，其密度甚至比氦气还要低——仅仅达到0.16毫克每立方厘米（Figure 1p, Figure S9 and Movie S2），刷新了轻质材料的密度记录。想象一下，这种材料轻到极致，仅比空气重10%，却并未像氦气球那样随风而上，这其中的奥秘何在？
首先，我们来看浙江大学的研究成果，他们制造的泡沫状石墨烯，其密度达到了惊人的低点——0.16毫克每立方厘米，这是通过精细的组装和超轻骨架实现的（Figure 1p）。而大连理工的团队则展示了利用大型石墨烯片构建的终极气凝胶，其轻盈程度更胜一筹。
关键在于，这些密度的测定是在真空环境下进行的——排除了空气的影响（Support Information's Figure S29），这意味着我们所说的“只比空气重10%”是准确描述。由于骨架材料的体积占比极小，约为0.1%，这种微小的重量差异并不足以导致其在空气中上浮，而是被材料本身的超轻特性所抵消。
值得一提的是，这种计算密度的方法并非这些研究的独创，而是气凝胶领域普遍采用的标准。他们通过假设单层石墨骨架（通过透射电子显微镜确认），结合石墨的面积密度与质量分数，计算得出气凝胶的密度，而格子大小与密度的关系显而易见。
尽管“碳海绵”有着令人惊叹的轻盈，但物理学原理告诉我们，只有当物体的密度小于空气时，它才可能在空气中漂浮。而“碳海绵”虽然密度低，但仍保持在空气密度之上，因此并未呈现明显的上浮现象。这种现象的解释，既揭示了材料科学的精细之处，也为我们揭示了自然界中物质行为的微妙平衡。