Tabiiy o'rgimchak ipak to'rlarining moslashuvchanligi va qattiqligidan ilhomlanib, Xitoy Fan va Texnologiya Universitetidan (USTC) professor YU Shuhong boshchiligidagi tadqiqot guruhi nanofibrozli o'ta elastik va charchoqqa chidamli qattiq uglerod aerojellarini ishlab chiqarishning oddiy va umumiy usulini ishlab chiqdi. qattiq uglerod manbai sifatida rezorsin-formaldegid qatronidan foydalangan holda tarmoq tuzilishi.

So'nggi o'n yilliklarda uglerod aerojellari grafitli uglerodlar va yumshoq uglerodlardan foydalangan holda keng miqyosda o'rganildi, ular o'ta elastiklikda afzalliklarni ko'rsatadi. Ushbu elastik aerojellar odatda yaxshi charchoqqa chidamliligiga ega, ammo juda past kuchga ega nozik mikro tuzilmalarga ega. Qattiq uglerodlar sp3 C-induktsiyali turbostratik "kartalar uyi" tuzilishi tufayli mexanik kuch va strukturaviy barqarorlikda katta afzalliklarga ega. Biroq, qattiqlik va mo'rtlik qattiq uglerodlar bilan superelastiklikka erishish yo'lida aniq bo'ladi. Bugungi kunga qadar qattiq uglerod asosidagi o'ta elastik aerojellarni ishlab chiqarish hali ham qiyin.

Qatronlar monomerlarining polimerizatsiyasi nanotolali tarmoqlarga ega gidrojelni tayyorlash uchun strukturaviy shablon sifatida nanotolalar ishtirokida boshlangan, so'ngra qattiq uglerod aerojelini olish uchun quritish va piroliz jarayoni boshlangan. Polimerizatsiya jarayonida monomerlar shablonlarga cho'kadi va tolali tolali bo'g'inlarni payvandlab, massiv mustahkam bo'g'inlarga ega tasodifiy tarmoq strukturasini qoldiradi. Bundan tashqari, fizik xususiyatlarni (masalan, nanofiber diametrlari, aerojellarning zichligi va mexanik xususiyatlar) oddiygina sozlash shablonlari va xom ashyo miqdori bilan boshqarilishi mumkin.

Qattiq uglerodli nanotolalar va nanotolalar orasidagi mo'l-ko'l payvandlangan bo'g'inlar tufayli qattiq uglerod aerojellari mustahkam va barqaror mexanik ko'rsatkichlarga ega, jumladan super elastiklik, yuqori quvvat, juda tez tiklanish tezligi (860 mm s-1) va past energiya yo'qotish koeffitsienti ( <0,16). 104 tsikl uchun 50% kuchlanish ostida sinovdan o'tkazilgandan so'ng, uglerod aerojel atigi 2% plastik deformatsiyani ko'rsatadi va 93% original kuchlanishni saqlab qoldi.

Qattiq uglerodli aerojel og'ir sharoitlarda, masalan, suyuq azotda o'ta elastiklikni saqlab turishi mumkin. Ajoyib mexanik xususiyatlarga asoslanib, bu qattiq uglerodli aerojel yuqori barqarorlik va keng detektiv diapazonga (50 KPa), shuningdek cho'ziladigan yoki egiladigan o'tkazgichlarga ega stress sensorlarini qo'llashda va'da beradi. Ushbu yondashuv boshqa uglerodli bo'lmagan kompozit nanotolalarni yaratish uchun kengaytirilishi va'da beradi va nanofibbrli mikro tuzilmalarni loyihalash orqali qattiq materiallarni elastik yoki moslashuvchan materiallarga aylantirishning istiqbolli usulini taqdim etadi.