Nadahnut fleksibilnošću i krutošću prirodnih mreža paukove svile, istraživački tim predvođen prof. YU Shuhongom sa Sveučilišta za znanost i tehnologiju Kine (USTC) razvio je jednostavnu i općenitu metodu za izradu superelastičnih i otpornih na zamor tvrdih karbonskih aerogelova s ​​nanovlaknastim mrežnu strukturu korištenjem resorcinol-formaldehidne smole kao izvora tvrdog ugljika.

Posljednjih desetljeća, ugljični aerogelovi su naširoko istraženi korištenjem grafitnog ugljika i mekog ugljika, koji pokazuju prednosti u superelastičnosti. Ovi elastični aerogeli obično imaju osjetljivu mikrostrukturu s dobrom otpornošću na zamor, ali ultraniskom čvrstoćom. Tvrdi ugljici pokazuju velike prednosti u mehaničkoj čvrstoći i strukturnoj stabilnosti zbog sp3 C-inducirane turbostratne strukture "kuće od karata". Međutim, krutost i krhkost očito smetaju postizanju superelastičnosti s tvrdim ugljikom. Do sada je još uvijek bio izazov proizvesti superelastične aerogelove na bazi tvrdog ugljika.

Polimerizacija monomera smole započeta je u prisutnosti nanovlakana kao strukturnih predložaka za pripremu hidrogela s nanovlaknastim mrežama, nakon čega je uslijedilo sušenje i piroliza kako bi se dobio tvrdi karbonski aerogel. Tijekom polimerizacije, monomeri se talože na šablone i zavaruju spojeve vlakno-vlakno, ostavljajući nasumičnu mrežnu strukturu s masivnim robusnim spojevima. Štoviše, fizička svojstva (kao što su promjeri nanovlakana, gustoće aerogelova i mehanička svojstva) mogu se kontrolirati jednostavnim podešavanjem šablona i količine sirovina.

Zbog tvrdih ugljičnih nanovlakana i obilja zavarenih spojeva među nanovlaknima, tvrdi ugljični aerogelovi pokazuju robusna i stabilna mehanička svojstva, uključujući super-elastičnost, veliku čvrstoću, iznimno veliku brzinu oporavka (860 mm s-1) i nizak koeficijent gubitka energije ( <0,16). Nakon testiranja pod 50 % naprezanja tijekom 104 ciklusa, karbonski aerogel pokazuje samo 2 % plastične deformacije i zadržao je 93 % izvornog naprezanja.

Tvrdi ugljični aerogel može održati super-elastičnost u teškim uvjetima, kao što je tekući dušik. Na temelju fascinantnih mehaničkih svojstava, ovaj tvrdi karbonski aerogel obećava u primjeni senzora naprezanja s visokom stabilnošću i širokim rasponom detekcije (50 KPa), kao i rastezljivih ili savitljivih vodiča. Ovaj pristup obećava da će se proširiti na izradu drugih kompozitnih nanovlakana bez ugljika i pruža obećavajući način transformacije krutih materijala u elastične ili fleksibilne materijale dizajnom nanovlaknastih mikrostruktura.