Iedvesmojoties no dabīgo zirnekļa zīda tīklu elastības un stingrības, pētnieku grupa, kuru vadīja profesors YU Shuhong no Ķīnas Zinātnes un tehnoloģijas universitātes (USTC), izstrādāja vienkāršu un vispārīgu metodi, lai izgatavotu superelastīgus un noguruma izturīgus cietā oglekļa aerogelus ar nanošķiedru. tīkla struktūra, izmantojot rezorcīna-formaldehīda sveķus kā cieto oglekļa avotu.

Pēdējās desmitgadēs oglekļa aerogeli ir plaši pētīti, izmantojot grafīta oglekli un mīksto oglekli, kam ir priekšrocības superelastībā. Šiem elastīgajiem aerogēliem parasti ir smalkas mikrostruktūras ar labu noguruma izturību, bet īpaši zemu izturību. Cietajiem oglekļiem ir lielas priekšrocības mehāniskajā stiprībā un strukturālajā stabilitātē, pateicoties sp3 C izraisītajai turbostratiskajai "kāršu namiņa" struktūrai. Tomēr stīvums un trauslums nepārprotami traucē sasniegt superelastību ar cieto oglekli. Līdz šim joprojām ir izaicinājums izgatavot superelastīgus cietos oglekļa aerogelus.

Sveķu monomēru polimerizācija tika uzsākta nanošķiedru klātbūtnē kā strukturālas veidnes, lai sagatavotu hidrogēlu ar nanošķiedru tīkliem, kam sekoja žāvēšana un pirolīze, lai iegūtu cieto oglekļa aerogelu. Polimerizācijas laikā monomēri nogulsnējas uz veidnēm un metina šķiedru-šķiedru savienojumus, atstājot nejaušu tīkla struktūru ar masīviem, izturīgiem savienojumiem. Turklāt fizikālās īpašības (piemēram, nanošķiedras diametru, aerogēlu blīvumu un mehāniskās īpašības) var kontrolēt, vienkārši pielāgojot veidnes un izejvielu daudzumu.

Pateicoties cietajām oglekļa nanošķiedrām un daudzajiem metinātajiem savienojumiem starp nanošķiedrām, cietā oglekļa aerogēliem ir spēcīgas un stabilas mehāniskās īpašības, tostarp superelastība, augsta izturība, ārkārtīgi ātrs atgūšanas ātrums (860 mm s-1) un zems enerģijas zuduma koeficients ( <0,16). Pēc testēšanas ar 50% spriedzi 104 cikliem oglekļa aerogelam ir tikai 2% plastiskā deformācija un saglabājās 93% sākotnējā spriedze.

Cietais oglekļa aerogels var saglabāt superelastību skarbos apstākļos, piemēram, šķidrā slāpeklī. Pamatojoties uz aizraujošajām mehāniskajām īpašībām, šis cietais oglekļa aerogels ir daudzsološs stresa sensoru pielietošanā ar augstu stabilitāti un plašu detektēšanas diapazonu (50 KPa), kā arī stiepjamiem vai saliekamiem vadītājiem. Šo pieeju sola paplašināt, lai izgatavotu citas bezoglekļa kompozītu nanošķiedras, un tā nodrošina daudzsološu veidu, kā pārveidot cietos materiālus elastīgos vai elastīgos materiālos, izstrādājot nanošķiedru mikrostruktūras.