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兼具高比刚度、高比强度、强能量吸收等优点的多孔材料，可应用于复合材料、环境、能源和生物等领域。构建密度低于10mg／cm3超轻材料为目前国际研究热点，例如金属、陶瓷基等超晶格结构。然而，随着密度的降低，这些材料的力学、电学性能呈指数降低，同时材料结构的稳定性以及可恢复形变显著变差。科学家梦寐以求的碳基的多孔材料，由碳纳米管或石墨烯组成，兼具优异的力学和电学性能。这要求结构单元（碳管或石墨烯片之间）由共价键连接，但是难以实现。