Luonnollisten hämähäkkisilkkiverkkojen joustavuuden ja jäykkyyden innoittamana Kiinan tiede- ja teknologiayliopiston (USTC) professori YU Shuhongin johtama tutkimusryhmä kehitti yksinkertaisen ja yleisen menetelmän superelastisten ja väsymistä kestävien nanokuituisten kovien hiiliaerogeelien valmistamiseksi. verkkorakennetta käyttämällä resorsinoli-formaldehydihartsia kovana hiilen lähteenä.

Viime vuosikymmeninä hiiliaerogeelejä on tutkittu laajasti käyttämällä grafiittihiiltä ja pehmeitä hiilejä, joilla on etuja superelastisuudessa. Näillä elastisilla aerogeeleillä on yleensä herkät mikrorakenteet, joilla on hyvä väsymiskestävyys, mutta erittäin pieni lujuus. Kovilla hiileillä on suuria etuja mekaanisen lujuuden ja rakenteellisen stabiilisuuden suhteen sp3 C:n aiheuttaman turbostraattisen "korttitalo" -rakenteen ansiosta. Jäykkyys ja hauraus estävät kuitenkin selvästi saavuttamasta superelastisuutta kovilla hiileillä. Toistaiseksi superelastisten kovien hiilipohjaisten aerogeelien valmistaminen on edelleen haaste.

Hartsimonomeerien polymerointi käynnistettiin nanokuitujen läsnä ollessa rakennemalleina hydrogeelin valmistamiseksi nanokuituverkostoilla, mitä seurasi kuivaus ja pyrolyysi kovahiilisen aerogeelin saamiseksi. Polymeroinnin aikana monomeerit kerrostuvat mallien päälle ja hitsaavat kuitu-kuituliitokset jättäen satunnaisen verkostorakenteen massiivisilla lujilla liitoksilla. Lisäksi fysikaalisia ominaisuuksia (kuten nanokuidun halkaisijat, aerogeelien tiheydet ja mekaaniset ominaisuudet) voidaan hallita yksinkertaisesti virittämällä malleja ja raaka-aineiden määrää.

Kovien hiilinanokuitujen ja runsaiden nanokuitujen hitsausliitosten ansiosta kovahiiliset aerogeelit osoittavat vankkaa ja vakaata mekaanista suorituskykyä, mukaan lukien superelastisuus, korkea lujuus, erittäin nopea palautumisnopeus (860 mm s-1) ja alhainen energiahäviökerroin ( <0,16). Testattuaan 50 % jännityksellä 104 syklin ajan, hiiliaerogeeli osoittaa vain 2 % plastista muodonmuutosta ja säilytti 93 % alkuperäisen jännityksen.

Kovahiilinen aerogeeli voi ylläpitää superelastisuutta ankarissa olosuhteissa, kuten nestemäisessä typessä. Kiehtoviin mekaanisiin ominaisuuksiin perustuen tällä kovahiilisellä aerogeelillä on lupaus sovellettaessa jännitysantureita, joilla on korkea vakaus ja laaja havaintoalue (50 KPa) sekä venyvät tai taivutettavat johtimet. Tämä lähestymistapa lupaa laajentaa muihin ei-hiilipohjaisiin komposiittinanokuituihin ja tarjoaa lupaavan tavan muuttaa jäykät materiaalit joustaviksi tai joustaviksi materiaaleiksi suunnittelemalla nanokuituisia mikrorakenteita.