Inspirată de flexibilitatea și rigiditatea rețelelor naturale de mătase de păianjen, o echipă de cercetare condusă de prof. YU Shuhong de la Universitatea de Științe și Tehnologie din China (USTC) a dezvoltat o metodă simplă și generală pentru fabricarea de aerogeluri cu carbon dur rezistente la oboseală și rezistente la oboseală structură de rețea utilizând rășină de resorcinol-formaldehidă ca sursă de carbon tare.

În ultimele decenii, aerogelii cu carbon au fost explorați pe scară largă folosind carboni grafitici și carbuni moi, care prezintă avantaje în superelasticitate. Acești aerogeli elastici au de obicei microstructuri delicate cu rezistență bună la oboseală, dar rezistență ultralow. Carbunele dure prezintă avantaje mari în ceea ce privește rezistența mecanică și stabilitatea structurală datorită structurii turbostratice „casă de cărți” indusă de C3. Cu toate acestea, rigiditatea și fragilitatea obțin în mod clar calea de a obține superelasticitatea cu carboni tari. Până în prezent, este încă o provocare fabricarea de aerogeluri superelastice pe bază de carbon dur.

Polimerizarea monomerilor de rășină a fost inițiată în prezența nanofibrelor sub formă de șabloane structurale pentru a pregăti un hidrogel cu rețele nanofibre, urmată de uscare și piroliză pentru a obține airgel cu carbon dur. În timpul polimerizării, monomerii se depun pe șabloane și sudează îmbinările din fibră-fibră, lăsând o structură de rețea aleatorie cu îmbinări masive robuste. Mai mult, proprietățile fizice (cum ar fi diametrele nanofiberului, densitățile aerogelelor și proprietățile mecanice) pot fi controlate prin simpla reglare a șabloanelor și a cantității de materii prime.

Datorită nanofibrelor cu carbon dur și îmbinărilor sudate abundente printre nanofibre, aerogelele cu carbon dur prezintă performanțe mecanice robuste și stabile, incluzând super-elasticitate, rezistență mare, viteză de recuperare extrem de rapidă (860 mm s-1) și coeficient de pierdere de energie scăzut ( <0,16). După ce a fost testat sub 50% tulpină pentru 104 cicluri, airgel-ul din carbon prezintă doar 2% deformare plastică și a reținut tensiunea originală de 93%.

Airgelul cu carbon dur poate menține super-elasticitatea în condiții dure, cum ar fi în azot lichid. Bazat pe proprietățile mecanice fascinante, acest airgel cu carbon dur are o promisiune în aplicarea senzorilor de stres cu stabilitate ridicată și cu o gamă largă de detectivi (50 KPa), precum și a conductoarelor extensibile sau îndoite. Această abordare este promisă să fie extinsă pentru a face alte nanofibre compozite pe bază de carbon și oferă un mod promițător de transformare a materialelor rigide în materiale elastice sau flexibile prin proiectarea microstructurilor nanofibre.