Innblásin af sveigjanleika og stífleika náttúrulegs kónguló silkivefja þróaði rannsóknarteymi undir forystu prófessors YU Shuhong frá Vísinda- og tækniháskóla Kína (USTC) einfalda og almenna aðferð til að búa til ofurteygjanlegar og þreytuþolnar harðkolefnisloftgel með nanófrefjum. uppbyggingu netsins með því að nota resorcinol-formaldehýð plastefni sem harða kolefnisgjafa.

Undanfarna áratugi hafa kolefnisloftgel verið mikið könnuð með því að nota grafítísk kolefni og mjúk kolefni, sem sýna kosti í ofurteygni. Þessar teygjanlegu loftgellur hafa venjulega viðkvæma örbyggingu með góða þreytuþol en mjög lágan styrk. Harð kolefni sýnir mikla kosti í vélrænni styrkleika og burðarstöðugleika vegna sp3 C-framkallaðrar turbostratic „kortahúss“ uppbyggingu. Hins vegar er stífleiki og viðkvæmni greinilega í vegi fyrir því að ná ofurteygni með hörðu kolefni. Hingað til er það enn áskorun að búa til ofurteygjanlegar harðkolefnisbundnar loftgel.

Fjölliðun kvoða einliða var hafin í viðurvist nanófrefja sem burðarsniðmát til að útbúa vatnsgel með nanófrefjanetum, fylgt eftir með þurrkun og pyrolysis til að fá hart kolefnisloftgel. Við fjölliðun leggja einliðurnar sig á sniðmát og sjóða trefja-trefjasamskeyti, sem skilur eftir handahófskennda netbyggingu með gríðarstórum sterkum samskeytum. Þar að auki er hægt að stjórna eðliseiginleikum (eins og þvermál nanófíbera, þéttleika loftgela og vélrænni eiginleika) með því einfaldlega að stilla sniðmát og magn hráefna.

Vegna harðra kolefnis nanófrefja og mikið af soðnum samskeytum meðal nanófrefjanna, sýna hörðu kolefnisloftgellan sterkan og stöðugan vélrænan árangur, þar á meðal ofurteygjanleika, mikinn styrk, afar hraðan endurheimtarhraða (860 mm s-1) og lágan orkutapstuðul ( <0,16). Eftir prófun undir 50% álagi í 104 lotur sýnir kolefnisloftgelið aðeins 2% plastaflögun og hélt 93% upprunalegu álagi.

Harða kolefnisloftgelið getur viðhaldið ofurteygni við erfiðar aðstæður, eins og í fljótandi köfnunarefni. Byggt á heillandi vélrænum eiginleikum hefur þetta harða kolefnisloftgel lofað í beitingu streituskynjara með miklum stöðugleika og breitt rannsóknarsvið (50 KPa), sem og teygjanlega eða beygjanlega leiðara. Þessi nálgun lofar því að verða útvíkkuð til að búa til aðrar samsettar nanófrefjar sem ekki eru kolefnisbundnar og veitir efnilega leið til að umbreyta stífum efnum í teygjanlegt eða sveigjanlegt efni með því að hanna nanófrefja örbygginguna.