Geleidende en samendrukbare koolstofaerogels zijn bruikbaar in een verscheidenheid aan toepassingen. In de afgelopen decennia, koolstof aerogels zijn op grote schaal onderzocht met behulp van grafietkoolstoffen en zachte koolstoffen, die voordelen vertonen in superelasticiteit. Deze elastische aerogels hebben meestal delicate microstructuren met een goede weerstand tegen vermoeiing maar ultralage sterkte. Harde koolstoffen vertonen grote voordelen in mechanische sterkte en structurele stabiliteit dankzij de sp3 C-geïnduceerde turbostratische "kaartenhuis"-structuur. Echter, stijfheid en breekbaarheid staan ​​duidelijk in de weg om superelasticiteit te bereiken met harde koolstoffen. Tot nu toe, het was een uitdaging om superelastische, op koolstof gebaseerde aerogels te fabriceren.

Onlangs, geïnspireerd door de flexibiliteit en stijfheid van natuurlijke spinzijde, een onderzoeksteam onder leiding van Shu-Hong Yu van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China ontwikkelde een eenvoudige methode om superelastische en vermoeidheidsbestendige harde koolstof-aerogels met nanovezelnetwerkstructuur te fabriceren door resorcinol-formaldehydehars als harde koolstofbron te gebruiken. Dit werk is gepubliceerd in Geavanceerde materialen . getiteld "Superelastische harde koolstof nanovezel aerogels."

Ze rapporteren hun proces als volgt:de polymerisatie van harsmonomeren werd gestart in de aanwezigheid van nanovezels als structurele sjablonen om een ​​hydrogel met nanovezelnetwerken te bereiden, gevolgd door drogen en pyrolyse om aerogel met harde koolstof te produceren. Tijdens polymerisatie, de monomeren worden op mallen afgezet en lassen de vezel-vezelverbindingen, een willekeurige netwerkstructuur achterlatend met enorme robuuste verbindingen. Bovendien, fysieke eigenschappen (zoals diameters van nanovezels, dichtheden van aerogels, en mechanische eigenschappen) kunnen worden gecontroleerd door eenvoudig sjablonen en de hoeveelheid grondstoffen af ​​te stemmen.

Vanwege de harde koolstof nanovezels en overvloedige lasverbindingen tussen de nanovezels, de harde carbon aerogels vertonen robuuste en stabiele mechanische prestaties, inclusief superelasticiteit, Grote sterkte, extreem hoge herstelsnelheid (860 mm s ^-1 ) en een ow energieverliescoëfficiënt ( <0.16). Na testen onder 50% belasting gedurende 104 cycli, de carbon aerogel vertoont slechts 2% plastische vervorming, en het behield 93% van de oorspronkelijke spanning. De harde koolstofaerogel kan superelasticiteit behouden in zware omstandigheden, zoals in vloeibare stikstof. Op basis van deze fascinerende mechanische eigenschappen, deze harde koolstofaerogel is veelbelovend in de toepassing van stresssensoren met hoge stabiliteit en een breed detectiebereik (50 KPa), evenals rekbare of buigbare geleiders. Deze benadering belooft te worden uitgebreid om andere niet op koolstof gebaseerde composiet nanovezels te maken en biedt een veelbelovende manier om stijve materialen om te zetten in elastische of flexibele materialen door nanovezelachtige microstructuren te ontwerpen.