Табигый жөргөмүш жибек желелеринин ийкемдүүлүгүнө жана катуулугуна шыктанган Кытайдын Илим жана технология университетинен (USTC) профессор Ю.У.Шухонг жетектеген изилдөө тобу нанобулалуу жана чарчоого туруктуу катуу көмүртек аэрогелдерин жасоонун жөнөкөй жана жалпы ыкмасын иштеп чыкты. катуу көмүртек булагы катары резорцин-формальдегид чайырын колдонуу менен тармак түзүлүшү.

Акыркы он жылдыктарда көмүртек аэрогелдери графиттик көмүртектерди жана жумшак көмүртектерди колдонуу менен кеңири изилденген, алар супер ийкемдүүлүктүн артыкчылыктарын көрсөтөт. Бул ийкемдүү аэрогельдер, адатта, жакшы чарчоо каршылык менен назик микроструктурага ээ, бирок өтө төмөн күч. Катуу көмүртектер sp3 C-индукцияланган турбостратикалык “үй-карталардын” түзүлүшүнүн аркасында механикалык бекемдикте жана структуралык туруктуулукта чоң артыкчылыктарды көрсөтөт. Бирок, катуу жана морттук катуу көмүртектердин супер ийкемдүүлүккө жетүү жолунда ачык эле тоскоолдук кылат. Ушул убакка чейин өтө ийкемдүү катуу көмүртектерге негизделген аэрогельдерди жасоо дагы эле кыйын.

Чайырдын мономерлерин полимерлөө нан жипчелүү тармактары бар гидрогельди даярдоо үчүн структуралык калыптар катары нанобулалардын катышуусунда башталган, андан кийин катуу көмүртек аэрогелин алуу үчүн кургатуу жана пиролиз. Полимерлөө учурунда мономерлер калыптарга чөктүрүлөт жана була-була кошулмаларын ширетишип, массалык бекем муундар менен кокус тармак структурасын калтырышат. Андан тышкары, физикалык касиеттерди (мисалы, нанофибердин диаметри, аэрогелдердин тыгыздыгы жана механикалык касиеттери) шаблондорду жана чийки заттардын көлөмүн жөн эле жөндөө менен көзөмөлдөнсө болот.

Катуу көмүртектүү нанобулалардан жана нанобулалардын арасында көп ширетилген түйүндөрдөн улам, катуу көмүртек аэрогелдери күчтүү жана туруктуу механикалык көрсөткүчтөрдү көрсөтөт, анын ичинде супер ийкемдүүлүк, жогорку күч, өтө тез калыбына келтирүү ылдамдыгы (860 мм с-1) жана энергияны жоготуу коэффициенти ( <0,16). 104 цикл үчүн 50% штамм астында сыналгандан кийин, көмүртек аэрогели 2% гана пластикалык деформацияны көрсөтүп, 93% баштапкы стрессти сактап калган.

Катуу көмүртек аэрогели катаал шарттарда, мисалы, суюк азотто супер ийкемдүүлүктү сактай алат. Кызыктуу механикалык касиеттердин негизинде, бул катуу көмүртек аэрогели жогорку туруктуулугу жана кеңири детективдик диапазону (50 KPa), ошондой эле чоюлма же ийилүүчү өткөргүчтөрү бар стресс сенсорлорун колдонууда убада берет. Бул ыкма башка көмүртектүү эмес композиттик нанобулаларды жасоо үчүн кеңейтүүнү убада кылат жана нанобулалуу микроструктураларды долбоорлоо аркылуу катуу материалдарды ийкемдүү же ийкемдүү материалдарга айландыруунун келечектүү жолун камсыз кылат.