Табиғи өрмекші жібек торларының икемділігі мен қаттылығынан шабыттанған Қытай ғылым және технология университетінің (USTC) профессоры Ю.У Шухонг басқаратын зерттеу тобы нан талшықтары бар өте серпімді және шаршауға төзімді қатты көміртекті аэрогельдерді жасаудың қарапайым және жалпы әдісін жасады. қатты көміртек көзі ретінде резорцин-формальдегидті шайырды қолдану арқылы желі құрылымы.

Соңғы онжылдықтарда көміртекті аэрогельдер өте серпімділікте артықшылықтарды көрсететін графиттік көміртектер мен жұмсақ көміртектер арқылы кеңінен зерттелді. Бұл серпімді аэрогельдер әдетте шаршауға жақсы төзімді, бірақ өте төмен беріктігі бар нәзік микроқұрылымдарға ие. Қатты көміртектер sp3 C-индукцияланған турбостратикалық «карталар үйі» құрылымының арқасында механикалық беріктік пен құрылымдық тұрақтылықта үлкен артықшылықтарға ие. Дегенмен, қаттылық пен нәзіктік қатты көміртектермен суперсерпімділікке жету жолында анық кедергі жасайды. Осы уақытқа дейін өте серпімді қатты көміртегі негізіндегі аэрогельдерді жасау әлі де қиын.

Шайыр мономерлерінің полимерленуі наноталшықты желілері бар гидрогельді дайындау үшін құрылымдық шаблондар ретінде наноталшықтардың қатысуымен басталды, содан кейін қатты көміртекті аэрогельді алу үшін кептіру және пиролиз. Полимерлеу кезінде мономерлер шаблондарға шөгеді және талшықты-талшықты қосылыстарды дәнекерлейді, массивті берік қосылыстары бар кездейсоқ желі құрылымын қалдырады. Сонымен қатар, физикалық қасиеттерді (мысалы, нанофибраның диаметрі, аэрогельдердің тығыздығы және механикалық қасиеттері) шаблондар мен шикізаттың көлемін жай баптау арқылы басқаруға болады.

Қатты көміртекті наноталшықтар мен нан талшықтар арасындағы дәнекерленген қосылыстардың мол болуына байланысты қатты көміртекті аэрогельдер өте серпімділік, жоғары беріктік, өте жылдам қалпына келтіру жылдамдығы (860 мм с-1) және төмен энергия жоғалту коэффициентін қоса алғанда, берік және тұрақты механикалық көрсеткіштерді көрсетеді ( <0,16). 104 цикл үшін 50% штамм астында сыналғаннан кейін көміртекті аэрогель тек 2% пластикалық деформацияны көрсетеді және 93% бастапқы кернеуді сақтап қалды.

Қатты көміртекті аэрогель қатал жағдайларда, мысалы, сұйық азотта өте серпімділікті сақтай алады. Керемет механикалық қасиеттерге негізделген бұл қатты көміртекті аэрогель жоғары тұрақтылық пен кең детектив диапазоны (50 КПа), сондай-ақ созылатын немесе иілгіш өткізгіштері бар кернеу сенсорларын қолдануда уәде берді. Бұл тәсіл басқа көміртекті емес композициялық наноталшықтарды жасау үшін кеңейтуге уәде береді және наноталшықты микроқұрылымдарды жобалау арқылы қатты материалдарды серпімді немесе икемді материалдарға айналдырудың перспективалы әдісін ұсынады.