Inspireret af fleksibiliteten og stivheden af ​​naturlige edderkoppesilkespind udviklede et forskerhold ledet af prof. YU Shuhong fra University of Science and Technology of China (USTC) en enkel og generel metode til at fremstille superelastiske og træthedsbestandige hårde kulstof-aerogeler med nanofibrøse netværksstruktur ved at bruge resorcinol-formaldehyd-harpiks som en hård kulstofkilde.

I de seneste årtier er carbonaerogeler blevet udforsket bredt ved at bruge grafitiske carboner og bløde carboner, som viser fordele i superelasticitet. Disse elastiske aerogeler har sædvanligvis sarte mikrostrukturer med god træthedsmodstand men ultralav styrke. Hårde kulstoffer viser store fordele i mekanisk styrke og strukturel stabilitet på grund af den sp3 C-inducerede turbostratiske "hus-af-kort" struktur. Men stivheden og skrøbeligheden står klart i vejen for at opnå superelasticitet med hårde kulstoffer. Indtil nu er det stadig en udfordring at fremstille superelastiske hårde kulstofbaserede aerogeler.

Polymerisationen af ​​harpiksmonomerer blev påbegyndt i nærvær af nanofibre som strukturelle skabeloner til fremstilling af en hydrogel med nanofibrøse netværk, efterfulgt af tørring og pyrolyse for at få hård carbon aerogel. Under polymerisation aflejrer monomererne sig på skabeloner og svejser fiber-fibersamlingerne, hvilket efterlader en tilfældig netværksstruktur med massive robuste samlinger. Desuden kan fysiske egenskaber (såsom diametre af nanofiber, tætheder af aerogeler og mekaniske egenskaber) kontrolleres ved blot at justere skabeloner og mængden af ​​råmaterialer.

På grund af de hårde kulstof nanofibre og rigelige svejsede samlinger blandt nanofibrene, udviser de hårde kulstof aerogel robuste og stabile mekaniske ydeevner, herunder superelasticitet, høj styrke, ekstremt hurtig genvindingshastighed (860 mm s-1) og lav energitabskoefficient ( <0,16). Efter testet under 50 % belastning i 104 cyklusser viser carbonaerogelen kun 2 % plastisk deformation og bibeholdt 93 % oprindelig spænding.

Den hårde kulstof-aerogel kan bevare superelasticiteten under barske forhold, såsom i flydende nitrogen. Baseret på de fascinerende mekaniske egenskaber har denne hårde carbon aerogel lovende i anvendelsen af ​​stresssensorer med høj stabilitet og bredt detektivområde (50 KPa), såvel som strækbare eller bøjelige ledere. Denne tilgang lover at blive udvidet til at lave andre ikke-kulstofbaserede sammensatte nanofibre og giver en lovende måde at omdanne stive materialer til elastiske eller fleksible materialer ved at designe de nanofibrøse mikrostrukturer.