Geïnspireer deur die buigsaamheid en rigiditeit van natuurlike spinnerakke, het 'n navorsingspan onder leiding van prof. YU Shuhong van die Universiteit van Wetenskap en Tegnologie van China (USTC) 'n eenvoudige en algemene metode ontwikkel om superelastiese en moegheidsbestande harde koolstof-aerogels met nanovesel te vervaardig netwerkstruktuur deur resorsinol-formaldehiedhars as 'n harde koolstofbron te gebruik.

In recent decades, carbon aerogels have been widely explored by using graphitic carbons and soft carbons, which show advantages in superelasticity. These elastic aerogels usually have delicate microstructures with good fatigue resistance but ultralow strength. Hard carbons show great advantages in mechanical strength and structural stability due to the sp3 C-induced turbostratic “house-of-cards” structure. However, the stiffness and fragility clearly get in the way of achieving superelasticity with hard carbons. Up to now, it is still a challenge to fabricate superelastic hard carbon-based aerogels.

Die polimerisasie van harsmonomere is geïnisieer in die teenwoordigheid van nanovesels as strukturele sjablone om 'n hidrogel met nanoveselagtige netwerke voor te berei, gevolg deur die droging en pirolise om harde koolstof aerogel te kry. Tydens polimerisasie plaas die monomere op sjablone en sweis die vesel-veselverbindings, wat 'n ewekansige netwerkstruktuur met massiewe robuuste lasse laat. Verder kan fisiese eienskappe (soos diameters van nanovesel, digthede van aerogels en meganiese eienskappe) beheer word deur eenvoudig sjablone en die hoeveelheid grondstowwe te verstel.

As gevolg van die harde koolstof-nanovesels en oorvloedige gelaste verbindings tussen die nanovesels, vertoon die harde koolstof-aerogels robuuste en stabiele meganiese werkverrigting, insluitend superelastisiteit, hoë sterkte, uiters vinnige herstelspoed (860 mm s-1) en lae energieverlieskoëffisiënt ( <0,16). Na getoets onder 50 % spanning vir 104 siklusse, toon die koolstof aerogel slegs 2 % plastiese vervorming, en het 93 % oorspronklike spanning behou.

Die harde koolstof aerogel kan die super-elastisiteit handhaaf in moeilike toestande, soos in vloeibare stikstof. Gebaseer op die fassinerende meganiese eienskappe, het hierdie harde koolstof aerogel belofte in die toepassing van spanningsensors met hoë stabiliteit en wye speurreeks (50 KPa), sowel as rekbare of buigbare geleiers. Hierdie benadering hou 'n belofte in om uitgebrei te word om ander nie-koolstofgebaseerde saamgestelde nanovesels te maak en bied 'n belowende manier om stewige materiale in elastiese of buigsame materiale te omskep deur die nanoveselagtige mikrostrukture te ontwerp.