नैसर्गिक कोळ्याच्या रेशमाच्या जाळ्यांच्या लवचिकता आणि कडकपणाने प्रेरित होऊन, चीनच्या विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विद्यापीठातील (USTC) प्रा. यु.यू. शुहॉन्ग यांच्या नेतृत्वाखालील संशोधन पथकाने नॅनोफायब्रससह सुपरइलेस्टिक आणि थकवा प्रतिरोधक हार्ड कार्बन एरोजेल्स तयार करण्यासाठी एक सोपी आणि सामान्य पद्धत विकसित केली. हार्ड कार्बन स्त्रोत म्हणून resorcinol-formaldehyde राळ वापरून नेटवर्क संरचना.

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.

रेझिन मोनोमर्सचे पॉलिमरायझेशन नॅनोफायबर्सच्या उपस्थितीत नॅनोफायब्रस नेटवर्कसह हायड्रोजेल तयार करण्यासाठी संरचनात्मक टेम्पलेट म्हणून सुरू केले गेले, त्यानंतर कठोर कार्बन एरोजेल मिळविण्यासाठी कोरडे आणि पायरोलिसिस केले गेले. पॉलिमरायझेशन दरम्यान, मोनोमर्स टेम्प्लेट्सवर जमा करतात आणि फायबर-फायबर जोडांना वेल्ड करतात, ज्यामुळे मोठ्या मजबूत जोड्यांसह एक यादृच्छिक नेटवर्क संरचना तयार होते. शिवाय, भौतिक गुणधर्म (जसे की नॅनोफायबरचा व्यास, एरोजेल्सची घनता आणि यांत्रिक गुणधर्म) फक्त टेम्प्लेट्स आणि कच्च्या मालाचे प्रमाण ट्यून करून नियंत्रित केले जाऊ शकतात.

हार्ड कार्बन नॅनोफायबर्स आणि नॅनोफायबर्समधील मुबलक वेल्डेड जोडांमुळे, हार्ड कार्बन एरोजेल्स मजबूत आणि स्थिर यांत्रिक कार्यप्रदर्शन प्रदर्शित करतात, ज्यामध्ये अति-लवचिकता, उच्च शक्ती, अत्यंत जलद पुनर्प्राप्ती गती (860 मिमी s-1) आणि कमी ऊर्जा नुकसान गुणांक समाविष्ट आहे. <0.16). 104 चक्रांसाठी 50% ताणाखाली चाचणी केल्यानंतर, कार्बन एअरजेल केवळ 2% प्लास्टिक विकृत रूप दर्शविते आणि 93% मूळ ताण राखून ठेवते.

हार्ड कार्बन एअरजेल द्रव नायट्रोजनसारख्या कठोर परिस्थितीत सुपर-लवचिकता राखू शकते. आकर्षक यांत्रिक गुणधर्मांवर आधारित, या हार्ड कार्बन एअरजेलमध्ये उच्च स्थिरता आणि विस्तृत डिटेक्टिव्ह रेंज (50 KPa), तसेच स्ट्रेचेबल किंवा वाकता येण्याजोग्या कंडक्टरसह तणाव सेन्सर वापरण्याचे आश्वासन आहे. हा दृष्टीकोन इतर नॉन-कार्बन आधारित संमिश्र नॅनोफायबर्स बनवण्यासाठी विस्तारित करण्याचे वचन देतो आणि नॅनोफायब्रस मायक्रोस्ट्रक्चर्सची रचना करून कठोर सामग्रीचे लवचिक किंवा लवचिक पदार्थांमध्ये रूपांतर करण्याचा एक आशादायक मार्ग प्रदान करतो.