Diilhamkan oleh fleksibiliti dan ketegaran sarang sutera labah-labah semula jadi, pasukan penyelidik yang diketuai oleh Prof. YU Shuhong dari Universiti Sains dan Teknologi China (USTC) membangunkan kaedah mudah dan umum untuk menghasilkan aerogel karbon keras superelastik dan tahan lelah dengan gentian nano. struktur rangkaian dengan menggunakan resin resorsinol-formaldehid sebagai sumber karbon keras.

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.

Pempolimeran monomer resin telah dimulakan dengan kehadiran nanofibers sebagai templat struktur untuk menyediakan hidrogel dengan rangkaian nanofiber, diikuti dengan pengeringan dan pirolisis untuk mendapatkan aerogel karbon keras. Semasa pempolimeran, monomer memendap pada templat dan mengimpal sambungan gentian gentian, meninggalkan struktur rangkaian rawak dengan sambungan teguh yang besar. Selain itu, sifat fizikal (seperti diameter nanofiber, ketumpatan aerogel, dan sifat mekanikal) boleh dikawal dengan hanya menala templat dan jumlah bahan mentah.

Oleh kerana gentian nano karbon keras dan sambungan kimpalan yang banyak di kalangan gentian nano, aerogel karbon keras memaparkan prestasi mekanikal yang teguh dan stabil, termasuk keanjalan super, kekuatan tinggi, kelajuan pemulihan yang sangat pantas (860 mm s-1) dan pekali kehilangan tenaga yang rendah ( <0.16). Selepas diuji di bawah 50% ketegangan untuk 104 kitaran, aerogel karbon menunjukkan hanya 2% ubah bentuk plastik, dan mengekalkan 93% tegasan asal.

Airgel karbon keras boleh mengekalkan keanjalan super dalam keadaan yang teruk, seperti dalam nitrogen cecair. Berdasarkan sifat mekanikal yang menarik, aerogel karbon keras ini mempunyai janji dalam aplikasi penderia tekanan dengan kestabilan tinggi dan julat detektif yang luas (50 KPa), serta konduktor boleh renggang atau boleh dibengkokkan. Pendekatan ini menjanjikan untuk diperluaskan untuk membuat gentian nano komposit berasaskan bukan karbon yang lain dan menyediakan cara yang menjanjikan untuk mengubah bahan tegar menjadi bahan elastik atau fleksibel dengan mereka bentuk struktur mikro gentian nano.