مستوحاة من مرونة وصلابة شبكات حرير العنكبوت الطبيعية، قام فريق بحث بقيادة البروفيسور يو شوهونغ من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين (USTC) بتطوير طريقة بسيطة وعامة لتصنيع أيروجيل كربوني صلب فائق المرونة ومقاوم للتعب باستخدام ألياف نانوية. بنية الشبكة باستخدام راتنج الريسورسينول فورمالدهايد كمصدر للكربون الصلب.

في العقود الأخيرة، تم استكشاف الهلاميات الهوائية الكربونية على نطاق واسع باستخدام كربونات الجرافيت وكربونات ناعمة، والتي تظهر مزايا في المرونة الفائقة. تحتوي هذه الأيروجيلات المرنة عادة على هياكل مجهرية دقيقة ذات مقاومة جيدة للتعب ولكنها ذات قوة منخفضة للغاية. تُظهِر الكربونات الصلبة مزايا كبيرة في القوة الميكانيكية والاستقرار الهيكلي بسبب هيكل "بيت البطاقات" التوربيني الناجم عن sp3 C. ومع ذلك، من الواضح أن الصلابة والهشاشة تعيقان طريق تحقيق المرونة الفائقة مع الكربونات الصلبة. حتى الآن، لا يزال تصنيع الأيروجيل الصلب فائق المرونة المعتمد على الكربون يمثل تحديًا.

بدأت بلمرة مونومرات الراتينج في وجود ألياف نانوية كقوالب هيكلية لتحضير هيدروجيل بشبكات ليفية نانوية، يليها التجفيف والتحلل الحراري للحصول على إيروجيل كربوني صلب. أثناء البلمرة، تترسب المونومرات على القوالب وتلحم وصلات ألياف الألياف، مما يترك بنية شبكة عشوائية بمفاصل قوية ضخمة. علاوة على ذلك، يمكن التحكم في الخصائص الفيزيائية (مثل أقطار الألياف النانوية، وكثافات الإيروجيل، والخواص الميكانيكية) ببساطة عن طريق ضبط القوالب وكمية المواد الخام.

نظرًا للألياف الكربونية الصلبة النانوية والمفاصل الملحومة الوفيرة بين الألياف النانوية، تعرض الهلاميات الهوائية الكربونية الصلبة أداءً ميكانيكيًا قويًا ومستقرًا، بما في ذلك المرونة الفائقة والقوة العالية وسرعة الاسترداد السريعة للغاية (860 مم ثانية-1) ومعامل فقدان الطاقة المنخفض ( <0.16). بعد اختباره تحت إجهاد بنسبة 50% لمدة 104 دورات، أظهر ايروجيل الكربون تشوهًا بلاستيكيًا بنسبة 2% فقط، واحتفظ بنسبة 93% من الإجهاد الأصلي.

يمكن للهلام الهوائي الكربوني الصلب أن يحافظ على المرونة الفائقة في الظروف القاسية، كما هو الحال في النيتروجين السائل. استنادًا إلى الخصائص الميكانيكية الرائعة، يعد هذا الهلام الهوائي الكربوني الصلب واعدًا في تطبيق أجهزة استشعار الضغط ذات الثبات العالي ونطاق الكشف الواسع (50 كيلو باسكال)، بالإضافة إلى الموصلات القابلة للتمدد أو الانحناء. يحمل هذا النهج وعدًا بالتوسع في تصنيع ألياف نانوية مركبة أخرى غير كربونية ويوفر طريقة واعدة لتحويل المواد الصلبة إلى مواد مرنة أو مرنة من خلال تصميم الهياكل المجهرية الليفية النانوية.