ობობის ბუნებრივი აბრეშუმის ქსელების მოქნილობისა და სიმტკიცის შთაგონებით, მკვლევარმა ჯგუფმა პროფესორ იუ შუჰონგის ხელმძღვანელობით ჩინეთის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების უნივერსიტეტიდან (USTC) შეიმუშავა მარტივი და ზოგადი მეთოდი სუპერელასტიური და დაღლილობისადმი მდგრადი ნახშირბადის აეროგელების დასამზადებლად ნანობოჭკოვანი ქსოვილით. ქსელის სტრუქტურა რეზორცინოლ-ფორმალდეჰიდის ფისის გამოყენებით, როგორც მყარი ნახშირბადის წყარო.

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.

ფისოვანი მონომერების პოლიმერიზაცია დაიწყო ნანობოჭკოების თანდასწრებით, როგორც სტრუქტურული შაბლონები ჰიდროგელის მოსამზადებლად ნანობოჭკოვანი ქსელებით, რასაც მოჰყვა გაშრობა და პიროლიზი მყარი ნახშირბადის აეროგელის მისაღებად. პოლიმერიზაციის დროს მონომერები დეპონირდება შაბლონებზე და ადუღებენ ბოჭკოვანი ბოჭკოების სახსრებს, რის შედეგადაც ხდება შემთხვევითი ქსელის სტრუქტურა მასიური მტკიცე სახსრებით. უფრო მეტიც, ფიზიკური თვისებები (როგორიცაა ნანობოჭკოვანი დიამეტრი, აეროგელების სიმკვრივე და მექანიკური თვისებები) შეიძლება კონტროლდებოდეს შაბლონების და ნედლეულის რაოდენობის უბრალოდ რეგულირებით.

მყარი ნახშირბადის ნანობოჭკოების და ნანობოჭკოებს შორის უხვი შედუღებული სახსრების გამო, მყარი ნახშირბადის აეროგელები აჩვენებენ ძლიერ და სტაბილურ მექანიკურ ეფექტს, მათ შორის სუპერ ელასტიურობას, მაღალი სიმტკიცეს, აღდგენის უკიდურესად სწრაფ სიჩქარეს (860 მმ s-1) და ენერგიის დაკარგვის დაბალი კოეფიციენტი ( <0.16). 104 ციკლის განმავლობაში 50% დაძაბვის ქვეშ ტესტირების შემდეგ, ნახშირბადის აეროგელი აჩვენებს მხოლოდ 2% პლასტმასის დეფორმაციას და ინარჩუნებს თავდაპირველ სტრესს 93%.

მძიმე ნახშირბადის აეროგელს შეუძლია შეინარჩუნოს სუპერ ელასტიურობა მძიმე პირობებში, როგორიცაა თხევადი აზოტი. მომხიბლავი მექანიკური თვისებებიდან გამომდინარე, ეს მყარი ნახშირბადის აეროგელი პერსპექტიულია სტრესის სენსორების გამოყენებაში მაღალი სტაბილურობით და ფართო დეტექტიური დიაპაზონით (50 კპა), ასევე გაჭიმვადი ან მოსახვევი გამტარებით. ეს მიდგომა გვპირდება გაფართოვდეს სხვა არანახშირბადზე დაფუძნებული კომპოზიციური ნანობოჭკოების დასამზადებლად და იძლევა პერსპექტიულ გზას ხისტი მასალების ელასტიურ ან მოქნილ მასალად გარდაქმნის ნანობოჭკოვანი მიკროსტრუქტურების შემუშავებით.