Вдъхновен от гъвкавостта и здравината на естествените мрежи от паяжина, изследователски екип, ръководен от проф. YU Shuhong от Университета за наука и технологии на Китай (USTC), разработи прост и общ метод за производство на супереластични и устойчиви на умора твърди въглеродни аерогелове с нановлакна мрежова структура чрез използване на резорцинол-формалдехидна смола като източник на твърд въглерод.

През последните десетилетия въглеродните аерогелове са широко изследвани чрез използване на графитни въглероди и меки въглероди, които показват предимства в свръхеластичността. Тези еластични аерогелове обикновено имат деликатни микроструктури с добра устойчивост на умора, но свръхниска якост. Твърдите въглероди показват големи предимства в механичната якост и структурна стабилност поради sp3 C-индуцираната турбостратична структура „къща от карти“. Въпреки това, твърдостта и крехкостта очевидно пречат на постигането на свръхеластичност с твърди въглеродни карбони. Досега все още е предизвикателство да се произвеждат супереластични твърди въглеродни аерогелове.

Полимеризацията на мономерите на смола беше инициирана в присъствието на нановлакна като структурни шаблони за получаване на хидрогел с нановлакнести мрежи, последвано от сушене и пиролиза, за да се получи твърд въглероден аерогел. По време на полимеризацията мономерите се отлагат върху шаблони и заваряват връзките влакна-влакна, оставяйки произволна мрежова структура с масивни здрави съединения. Освен това физическите свойства (като диаметри на нановлакна, плътности на аерогелове и механични свойства) могат да се контролират чрез просто настройване на шаблони и количеството суровини.

Благодарение на твърдите въглеродни нановлакна и изобилието от заварени съединения между нановлакната, твърдите въглеродни аерогелове показват здрави и стабилни механични характеристики, включително супер еластичност, висока якост, изключително бърза скорост на възстановяване (860 mm s-1) и нисък коефициент на загуба на енергия ( <0,16). След тестване при 50% напрежение за 104 цикъла, въглеродният аерогел показва само 2% пластична деформация и запазва 93% първоначално напрежение.

Твърдият въглероден аерогел може да поддържа супер еластичността при тежки условия, като например в течен азот. Въз основа на удивителните механични свойства, този твърд въглероден аерогел е обещаващ при прилагането на сензори за напрежение с висока стабилност и широк обхват на откриване (50 KPa), както и разтегливи или огъващи се проводници. Този подход обещава да бъде разширен, за да направи други композитни нановлакна без въглерод и осигурява обещаващ начин за трансформиране на твърди материали в еластични или гъвкави материали чрез проектиране на нановлакнести микроструктури.