Реактивација угљеника је кључни процес који даје угљеничним материјалима одлична својства адсорпције и површинску активност. Његова суштина је у регулисању микроструктуре и површинских хемијских својстава угљеничне матрице физичким или хемијским средствима, чиме се постиже циљани дизајн функција материјала. Током процеса реактивације угљеника, први корак је термичка декомпозиција и карбонизација прекурсора формирајући основне структурне јединице угљеничних хексагоналних прстенова који су насумично распоређени. Ове јединице су међусобно повезане ван дер Валсовим силама и ковалентним везама да формирају почетни оквир угљеника. У овој фази, угљенични материјал обично има ниску специфичну површину и затворену структуру пора, што захтева даљи развој његовог унутрашњег простора кроз процес активације.
Физичка активација користи пару, угљен-диоксид или ваздух као средства за активацију. У температурном опсегу од 800-1100 степени, молекули активационог агенса пролазе кроз реакције оксидације са атомима угљеника у оквиру угљеника. Овај ефекат селективног јеткања се јавља првенствено на енергетски активнијим местима у структури угљеника, на пример на дефектима, незасићеним везама и тако даље. Како се реакција активације наставља, првобитно формиране микропоре се шире слој по слој кроз нагризање зидова пора, а међусобна веза између суседних микропора формира мезопоре, на крају конструишући мрежу пора на више нивоа састављену од микропора, мезопора. Прецизна контрола температуре и времена активације је кључна у овом процесу: прениска температура ће резултирати спором брзином реакције активације и непотпуним развојем пора; док превисока температура може изазвати прекомерно сагоревање угљеничног скелета, смањујући механичку чврстоћу и принос материјала.
Хемијска активација подразумева увођење хемијских агенаса пре или током карбонизације. Његов механизам је сложенији од физичке активације и укључује дехидрацију, каталитичке ефекте и ефекте нагризања. У поређењу са физичком активацијом, хемијска активација има предности ниже температуре активације и веће ефикасности реакције, а увођење агенаса мења површинско хемијско окружење угљеничног материјала - на пример, активација фосфорном киселином може задржати више функционалних група кисеоника-, док калијум хидроксид}н активација има тенденцију да формира електролину ал{4} површина{4}.
Модификација површине током процеса реактивације угљеника је још један важан аспект за побољшање специфичних својстава материјала. У окружењу високе-температуре реакције активације, површина угљеничног материјала се подвргава хемијским реакцијама са активационим агенсом и гасовима нечистоћа у атмосфери, формирајући кисеоник-које садрже функционалне групе за на пример хидроксил, карбоксил и тако даље, као и малу количину азотних и сумпорних група. Типови и количине ових функционалних група директно утичу на квашење површине, електрохемијске перформансе и селективност адсорпције угљеничног материјала -, на пример, увођење карбоксилних група може значајно повећати способност хелата материјала за катјоне тешких метала, док присуство азота типа пиридин- може побољшати његову каталитичку активност редукције кисеоника. Поред тога, површински дефекти (као што су појединачна слободна места, двострука празна места и тополошки дефекти) који настају током процеса активације обезбеђују обиље активних места за материјал, показујући јединствене предности у складиштењу енергије, каталитичкој конверзији и другим пољима.
Од микроскопског механизма до макроскопских перформанси, развој технологије реактивације угљеника је увек био заснован на закону корелације „структуре - перформанси - апликације. Уз примену напредних техника карактеризације као што су синхротронско зрачење и електронска микроскопија-коригована аберацијама, истраживачи су стекли дубље разумевање динамичког процеса еволуције пора и механизма формирања површинских функционалних група током процеса активације, пружајући теоријске смернице за прецизну контролу микроструктуре угљеничних материјала. У будућности, кроз више-симулацију и интелигентни експериментални дизајн, технологија реактивације угљеника ће се развијати у еколошкијем и прилагођеном правцу, даље проширујући границе своје примене у управљању животном средином, новој енергији и висококвалитетној- производњи.