Inspireerituna looduslike ämblikuvõrkude paindlikkusest ja jäikusest, töötas Hiina Teadus- ja Tehnikaülikooli (USTC) professor YU Shuhongi juhitud uurimisrühm välja lihtsa ja üldise meetodi superelastsete ja väsimuskindlate nanokiududega kõva süsiniku aerogeelide valmistamiseks. võrgustruktuuri, kasutades kõva süsinikuallikana resortsinool-formaldehüüdvaiku.

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.

Vaigu monomeeride polümerisatsioon käivitati nanokiudude juuresolekul struktuursete mallidena, et valmistada nanokiudvõrkudega hüdrogeel, millele järgnes kuivatamine ja pürolüüs kõva süsiniku aerogeeli saamiseks. Polümerisatsiooni ajal sadestuvad monomeerid mallidele ja keevitavad kiud-kiudühendused, jättes juhusliku võrgustruktuuri massiivsete tugevate ühendustega. Veelgi enam, füüsikalisi omadusi (nagu nanokiudude läbimõõt, aerogeelide tihedus ja mehaanilised omadused) saab kontrollida lihtsalt mallide ja tooraine koguse häälestamisega.

Kõvade süsiniknanokiudude ja nanokiudude rohkete keevisliidete tõttu on kõva süsiniku aerogeelidel tugevad ja stabiilsed mehaanilised omadused, sealhulgas ülielastsus, kõrge tugevus, ülikiire taastumiskiirus (860 mm s-1) ja madal energiakadude koefitsient ( <0,16). Pärast 104 tsükli kestnud katsetamist 50% pinge all näitab süsinikaerogeel ainult 2% plastilist deformatsiooni ja säilitas 93% algse pinge.

Kõva süsiniku aerogeel suudab säilitada ülielastsuse karmides tingimustes, näiteks vedelas lämmastikus. Põnevatele mehaanilistele omadustele tuginedes on sellel kõva süsiniku aerogeelil paljutõotav kasutada kõrge stabiilsuse ja laia detekteerimisvahemikuga (50 KPa) pingeandureid, samuti venitatavaid või painutatavaid juhte. Seda lähenemisviisi lubatakse laiendada ka muude mittesüsinikupõhiste komposiit-nanokiudude valmistamiseks ja see on paljulubav viis jäikade materjalide muutmiseks elastseteks või painduvateks materjalideks nanokiudsete mikrostruktuuride kujundamise kaudu.