ทีมวิจัยที่นำโดย Prof. YU Shuhong จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน (USTC) ได้รับแรงบันดาลใจจากความยืดหยุ่นและความแข็งแกร่งของใยแมงมุมธรรมชาติ โดยได้พัฒนาวิธีการทั่วไปที่ง่ายและทั่วไปในการสร้างแอโรเจลคาร์บอนแข็งที่มีความยืดหยุ่นสูงและทนทานต่อความเมื่อยล้าด้วยเส้นใยนาโน โครงสร้างเครือข่ายโดยใช้เรซินรีซอร์ซินอล-ฟอร์มาลดีไฮด์เป็นแหล่งคาร์บอนแข็ง

ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา มีการสำรวจคาร์บอนแอโรเจลอย่างกว้างขวางโดยใช้กราไฟต์คาร์บอนและคาร์บอนอ่อน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงข้อดีในด้านความยืดหยุ่นยิ่งยวด แอโรเจลที่ยืดหยุ่นเหล่านี้มักจะมีโครงสร้างจุลภาคที่ละเอียดอ่อนพร้อมความต้านทานความล้าที่ดีแต่มีความแข็งแรงต่ำมาก ฮาร์ดคาร์บอนแสดงข้อได้เปรียบอย่างมากในด้านความแข็งแรงเชิงกลและความเสถียรของโครงสร้างเนื่องจากโครงสร้าง "house-of-cards" แบบ turbostratic ที่เกิดจาก sp3 C อย่างไรก็ตาม ความแข็งและความเปราะบางขัดขวางการบรรลุความยืดหยุ่นยิ่งยวดด้วยคาร์บอนแข็งอย่างชัดเจน จนถึงขณะนี้ การสร้างแอโรเจลที่มีคาร์บอนแข็งเป็นพิเศษยังคงเป็นความท้าทาย

การเกิดพอลิเมอไรเซชันของเรซินโมโนเมอร์เริ่มต้นขึ้นโดยมีเส้นใยนาโนเป็นแม่แบบโครงสร้างเพื่อเตรียมไฮโดรเจลที่มีโครงข่ายเส้นใยนาโน ตามด้วยการอบแห้งและไพโรไลซิสเพื่อให้ได้แอโรเจลคาร์บอนแข็ง ในระหว่างการเกิดพอลิเมอไรเซชัน โมโนเมอร์จะสะสมบนเทมเพลตและเชื่อมข้อต่อไฟเบอร์-ไฟเบอร์ ทำให้โครงสร้างเครือข่ายแบบสุ่มมีข้อต่อที่แข็งแกร่งขนาดใหญ่ นอกจากนี้ คุณสมบัติทางกายภาพ (เช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยนาโน ความหนาแน่นของแอโรเจล และคุณสมบัติทางกล) สามารถควบคุมได้โดยการปรับแต่งเทมเพลตและปริมาณของวัตถุดิบ

เนื่องจากเส้นใยนาโนคาร์บอนแข็งและรอยต่อเชื่อมจำนวนมากระหว่างเส้นใยนาโน แอโรเจลคาร์บอนแข็งจึงแสดงสมรรถนะทางกลที่แข็งแกร่งและมีเสถียรภาพ รวมถึงความยืดหยุ่นขั้นสูงสุด ความแข็งแรงสูง ความเร็วการฟื้นตัวที่รวดเร็วมาก (860 มม. s-1) และค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียพลังงานต่ำ ( <0.16) หลังจากทดสอบภายใต้ความเครียด 50 % เป็นเวลา 104 รอบ คาร์บอนแอโรเจลแสดงการเสียรูปพลาสติกเพียง 2 % และยังคงความเค้นเดิมไว้ 93 %

แอโรเจลคาร์บอนแข็งสามารถรักษาความยืดหยุ่นขั้นสูงในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น ในไนโตรเจนเหลว จากคุณสมบัติทางกลที่น่าสนใจ แอโรเจลคาร์บอนแข็งนี้มีแนวโน้มในการใช้งานเซ็นเซอร์ความเครียดที่มีความเสถียรสูงและระยะการตรวจจับที่กว้าง (50 KPa) เช่นเดียวกับตัวนำที่ยืดหรือโค้งงอได้ วิธีการนี้ถือเป็นคำมั่นสัญญาที่จะขยายออกไปเพื่อสร้างเส้นใยนาโนคอมโพสิตที่ไม่ใช่คาร์บอนอื่นๆ และให้วิธีที่มีแนวโน้มในการเปลี่ยนวัสดุแข็งเป็นวัสดุยืดหยุ่นหรือยืดหยุ่นโดยการออกแบบโครงสร้างจุลภาคนาโนไฟเบอร์