Ոգեշնչված սարդի բնական մետաքսի ցանցերի ճկունությունից և կոշտությունից՝ Չինաստանի Գիտության և տեխնոլոգիայի համալսարանի (USTC) պրոֆեսոր Յու Շուհոնգի գլխավորած հետազոտական ​​թիմը մշակել է պարզ և ընդհանուր մեթոդ՝ նանաթելերով գերառաձգական և հոգնածության դիմացկուն ածխածնային աերոգելներ ստեղծելու համար: ցանցի կառուցվածքը՝ օգտագործելով ռեզորցինոլ-ֆորմալդեհիդային խեժը որպես կոշտ ածխածնի աղբյուր։

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.

Խեժի մոնոմերների պոլիմերացումը սկսվել է նանոմանրաթելերի առկայության դեպքում՝ որպես կառուցվածքային ձևանմուշներ՝ նանաթելքավոր ցանցերով հիդրոգել պատրաստելու համար, որին հաջորդել են չորացումն ու պիրոլիզը՝ կոշտ ածխածնային աերոգել ստանալու համար: Պոլիմերացման ընթացքում մոնոմերները նստում են կաղապարների վրա և եռակցում մանրաթելային հոդերը՝ թողնելով ցանցի պատահական կառուցվածք՝ զանգվածային ամուր հոդերով: Ավելին, ֆիզիկական հատկությունները (ինչպիսիք են նանոմանրաթելերի տրամագիծը, աերոգելների խտությունը և մեխանիկական հատկությունները) կարող են վերահսկվել պարզապես ձևանմուշների և հումքի քանակի կարգավորմամբ:

Կոշտ ածխածնային նանոմանրաթելերի և նանոմանրաթելերի միջև առատ եռակցված հոդերի շնորհիվ կոշտ ածխածնային աերոգելները ցուցադրում են ամուր և կայուն մեխանիկական հատկություններ, ներառյալ գերառաձգականությունը, բարձր ամրությունը, վերականգնման չափազանց արագ արագությունը (860 մմ s-1) և էներգիայի կորստի ցածր գործակիցը ( <0.16): 104 ցիկլերի ընթացքում 50% լարման տակ փորձարկվելուց հետո ածխածնային օդագելը ցույց է տալիս ընդամենը 2% պլաստիկ դեֆորմացիա և պահպանում է սկզբնական լարվածությունը 93%:

Կոշտ ածխածնային օդագելը կարող է պահպանել գերառաձգականությունը ծանր պայմաններում, օրինակ՝ հեղուկ ազոտում: Հետաքրքրաշարժ մեխանիկական հատկությունների հիման վրա այս կոշտ ածխածնային օդագելը խոստումնալից է սթրեսային սենսորների կիրառման մեջ՝ բարձր կայունությամբ և դետեկտիվ լայն տիրույթով (50 ԿՊա), ինչպես նաև ձգվող կամ ճկվող հաղորդիչներով: Այս մոտեցումը խոստանում է ընդլայնել այլ ոչ ածխածնի վրա հիմնված կոմպոզիտային նանո մանրաթելեր և ապահովում է կոշտ նյութերը առաձգական կամ ճկուն նյութերի փոխակերպելու խոստումնալից եղանակ՝ նախագծելով նանաթելքավոր միկրոկառուցվածքներ: