Натхнёная гнуткасцю і цвёрдасцю натуральнага шаўковага павуціння, даследчая група пад кіраўніцтвам прафесара Ю. Шухонга з Навукова-тэхналагічнага ўніверсітэта Кітая (USTC) распрацавала просты і агульны метад вырабу звышэластычных і ўстойлівых да стомленасці цвёрдых вугляродных аэрагеляў з нанавалакна. структура сеткі з выкарыстаннем рэзарцына-фармальдэгіднай смалы ў якасці крыніцы цвёрдага вугляроду.

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.

Палімерызацыю смаляных манамераў ініцыявалі ў прысутнасці нанавалокнаў у якасці структурных шаблонаў для падрыхтоўкі гідрагеля з нанавалаконнымі сеткамі з наступнай сушкай і піролізам для атрымання цвёрдага вугляроднага аэрагеля. Падчас полімерызацыі манамеры асядаюць на шаблонах і зварваюць злучэнні валакна-валакна, пакідаючы выпадковую сеткавую структуру з масіўнымі трывалымі злучэннямі. Больш за тое, фізічныя ўласцівасці (такія як дыяметры нанавалакна, шчыльнасць аэрагеляў і механічныя ўласцівасці) можна кантраляваць, проста наладжваючы шаблоны і колькасць сыравіны.

Дзякуючы цвёрдым вугляродным нанавалакнам і вялікай колькасці зварных злучэнняў сярод нанавалокнаў, цвёрдыя вугляродныя аэрагелі дэманструюць надзейныя і стабільныя механічныя характарыстыкі, у тым ліку звышэластычнасць, высокую трываласць, надзвычай хуткую хуткасць аднаўлення (860 мм с-1) і нізкі каэфіцыент страт энергіі ( <0,16). Пасля выпрабаванняў пры 50% дэфармацыі на працягу 104 цыклаў вугляродны аэрагель дэманструе толькі 2% пластычнай дэфармацыі і захоўвае 93% першапачатковага напружання.

Цвёрды вугляродны аэрагель можа захоўваць звышэластычнасць у суровых умовах, напрыклад, у вадкім азоце. Дзякуючы цудоўным механічным уласцівасцям, гэты цвёрды вугляродны аэрагель перспектыўны ў прымяненні датчыкаў напружання з высокай стабільнасцю і шырокім дыяпазонам выяўлення (50 кПа), а таксама праваднікоў, якія расцягваюцца і згінаюцца. Гэты падыход можа быць пашыраны для стварэння іншых кампазітных нанавалокнаў без вугляроду і забяспечвае перспектыўны спосаб пераўтварэння цвёрдых матэрыялаў у эластычныя або гнуткія шляхам распрацоўкі нанавалаконных мікраструктур.