Инспирисан флексибилношћу и крутошћу природне паукове свиле, истраживачки тим предвођен проф. ИУ Схухонгом са Универзитета за науку и технологију Кине (УСТЦ) развио је једноставну и општу методу за производњу супереластичних и на умор отпорних тврдих угљеничних аерогела са нанофиброзом. структура мреже коришћењем ресорцинол-формалдехидне смоле као извора тврдог угљеника.

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.

Полимеризација мономера смоле је започета у присуству нановлакна као структурних шаблона за припрему хидрогела са нановлакнастим мрежама, након чега је уследило сушење и пиролиза да би се добио аерогел од тврдог угљеника. Током полимеризације, мономери се таложе на шаблонима и заварују спојеве влакана и влакана, остављајући насумичне мрежне структуре са масивним робусним спојевима. Штавише, физичка својства (као што су пречници нановлакна, густине аерогела и механичка својства) могу се контролисати једноставним подешавањем шаблона и количине сировина.

Због тврдих угљеничних нановлакна и великог броја заварених спојева међу нановлакнима, аерогели од тврдог угљеника показују робусне и стабилне механичке перформансе, укључујући супереластичност, велику чврстоћу, изузетно брзу брзину опоравка (860 мм с-1) и низак коефицијент губитка енергије ( <0,16). Након тестирања под напрезањем од 50% током 104 циклуса, угљенични аерогел показује само 2% пластичне деформације и задржао је 93% првобитног напрезања.

Аерогел од тврдог угљеника може одржати супереластичност у тешким условима, као што је течни азот. На основу фасцинантних механичких својстава, овај аерогел од тврдог угљеника обећава у примени сензора напрезања са високом стабилношћу и широким детективним опсегом (50 кПа), као и растезљивим или савитљивим проводницима. Овај приступ обећава да ће бити проширен како би се направила друга композитна нановлакна која нису заснована на угљенику и пружа обећавајући начин трансформације крутих материјала у еластичне или флексибилне материјале пројектовањем нановлакнастих микроструктура.