Inspirado pola flexibilidade e rixidez das teas de araña naturais, un equipo de investigación dirixido polo profesor YU Shuhong da Universidade de Ciencia e Tecnoloxía de China (USTC) desenvolveu un método sinxelo e xeral para fabricar aeroxeles de carbono duro superelásticos e resistentes á fatiga con nanofibras. estrutura da rede mediante o uso de resorcinol-formaldehído como fonte de carbono duro.

Nas últimas décadas, os aeroxeles de carbono foron amplamente explorados utilizando carbonos grafíticos e carbonos brandos, que mostran vantaxes na superelasticidade. Estes aeroxels elásticos adoitan ter microestruturas delicadas cunha boa resistencia á fatiga pero cunha resistencia ultra baixa. Os carbonos duros mostran grandes vantaxes na resistencia mecánica e na estabilidade estrutural debido á estrutura de "house of cards" turbostrática inducida por sp3 C. Non obstante, a rixidez e a fraxilidade obstaculizan claramente a consecución da superelasticidade con carbonos duros. Ata agora, aínda é un reto fabricar aeroxeles superelásticos a base de carbono duro.

A polimerización de monómeros de resina iniciouse en presenza de nanofibras como moldes estruturais para preparar un hidroxel con redes nanofibrosas, seguido do secado e pirólise para obter aeroxel de carbono duro. Durante a polimerización, os monómeros depositan sobre plantillas e soldan as unións fibra-fibra, deixando unha estrutura de rede aleatoria con xuntas robustas e masivas. Ademais, as propiedades físicas (como os diámetros de nanofibras, as densidades de aeroxeles e as propiedades mecánicas) pódense controlar simplemente axustando as plantillas e a cantidade de materias primas.

Debido ás nanofibras de carbono duras e ás abundantes unións soldadas entre as nanofibras, os aeroxels de carbono duro presentan uns rendementos mecánicos robustos e estables, incluíndo superelasticidade, alta resistencia, velocidade de recuperación extremadamente rápida (860 mm s-1) e baixo coeficiente de perda de enerxía ( <0,16). Despois de probar baixo o 50 % de tensión durante 104 ciclos, o aeroxel de carbono mostra só un 2 % de deformación plástica e mantivo o 93 % da tensión orixinal.

O aeroxel de carbono duro pode manter a superelasticidade en condicións duras, como no nitróxeno líquido. Con base nas fascinantes propiedades mecánicas, este aeroxel de carbono duro é prometedor na aplicación de sensores de tensión con alta estabilidade e amplo rango de detección (50 KPa), así como condutores estirables ou flexibles. Este enfoque promete ampliarse para fabricar outras nanofibras compostas non baseadas en carbono e ofrece unha forma prometedora de transformar materiais ríxidos en materiais elásticos ou flexibles mediante o deseño das microestruturas nanofibrosas.