Doğal örümcek ipek ağlarının esnekliğinden ve sertliğinden ilham alan Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden (USTC) Prof. YU Shuhong liderliğindeki bir araştırma ekibi, nanofibrous ile süper elastik ve yorulmaya dayanıklı sert karbon aerojeller üretmek için basit ve genel bir yöntem geliştirdi sert karbon kaynağı olarak resorsinol-formaldehit reçinesi kullanılarak ağ yapısı.

Son yıllarda, karbon aerojeller, süper esneklikte avantajlar gösteren grafit karbonlar ve yumuşak karbonlar kullanılarak geniş çapta araştırılmıştır. Bu elastik aerojeller genellikle iyi yorulma direncine sahip ancak ultra düşük mukavemete sahip hassas mikro yapılara sahiptir. Sert karbonlar, sp3 C ile indüklenen turbostratik "kartların evi" yapısından dolayı mekanik mukavemet ve yapısal stabilitede büyük avantajlar gösterir. Bununla birlikte, sertlik ve kırılganlık, sert karbonlarla süper esnekliğe ulaşma yolunda açıkça görülmektedir. Şimdiye kadar süper elastik sert karbon bazlı aerojeller üretmek hala zor bir iş.

Reçine monomerlerinin polimerizasyonu, nanofiber ağlara sahip bir hidrojel hazırlamak için nanoliflerin varlığında yapısal şablonlar olarak başlatıldı, ardından sert karbon aerojel elde etmek için kurutma ve piroliz takip edildi. Polimerizasyon sırasında, monomerler şablonlar üzerinde birikir ve fiber-elyaf derzlerine kaynak yapar ve büyük sağlam eklemlerle rastgele bir ağ yapısı bırakır. Ayrıca, fiziksel özellikler (nanofiber çapları, aerojellerin yoğunlukları ve mekanik özellikler gibi) basitçe şablonlar ve hammadde miktarı ayarlanarak kontrol edilebilir.

Sert karbon nanofiberler ve nanofiberler arasında bol miktarda kaynaklı eklemler nedeniyle, sert karbon aerojeller süper esneklik, yüksek mukavemet, son derece hızlı geri kazanım hızı (860 mm s-1) ve düşük enerji kaybı katsayısı ( <0.16). 104 döngü için% 50 suş altında test edildikten sonra, karbon aerojel sadece% 2 plastik deformasyon gösterir ve% 93 orijinal stresi korur.

Sert karbon aerojel, sıvı azot gibi zorlu koşullarda süper esnekliği koruyabilir. Büyüleyici mekanik özelliklere dayanarak, bu sert karbon aerojel, yüksek stabilite ve geniş dedektif aralığına (50 KPa) ve gerilebilir veya bükülebilir iletkenlere sahip stres sensörlerinin uygulanmasında söz vermektedir. Bu yaklaşım, karbon bazlı olmayan diğer kompozit nanofiberleri yapmak için genişletme vaadinde bulunur ve nanofibröz mikroyapıları tasarlayarak sert malzemeleri elastik veya esnek malzemelere dönüştürmek için umut verici bir yol sağlar.