Inspirado na flexibilidade e a rixidez das redes de sedas de araña naturais, un equipo de investigación dirixido polo profesor YU Shuhong da Universidade de Ciencias e Tecnoloxía de China (USTC) desenvolveu un método sinxelo e xeral para fabricar aerógenos de carbono duro resistentes a fatiga e superelásticos con fatiga. estrutura de rede empregando resina de resorcinol-formaldehído como fonte de carbono duro.

Nas últimas décadas, os aerogelos de carbono foron amplamente explorados mediante o uso de carbonos grafíticos e carbóns brandos, que mostran vantaxes na superelasticidade. Estes aerogelos elásticos adoitan ter microestruturas delicadas cunha boa resistencia á fatiga pero resistencia ultralow. Os carbóns duros presentan grandes vantaxes na resistencia mecánica e na estabilidade estrutural debido á estrutura "casa de tarxetas" turbostática inducida polo C3. Non obstante, a rixidez e a fraxilidade obtéñense claramente na forma de conseguir a superelasticidade con carbonos duros. Ata o de agora segue sendo un desafío fabricar aerogeles superelásticos a base de carbono duro.

A polimerización de monómeros de resina iniciouse en presenza de nanofibras como plantillas estruturais para preparar un hidrogel con redes nanofibras, seguido do secado e pirólise para obter airgel de carbono duro. Durante a polimerización, os monómeros deposítanse en plantillas e soldan as xuntas de fibra-fibra, deixando unha estrutura de rede aleatoria con articulacións robustas masivas. Por outra banda, as propiedades físicas (como o diámetro de nanofibra, a densidade de aerogel e as propiedades mecánicas) pódense controlar simplemente axustando os modelos e a cantidade de materias primas.

Debido ás nanofibras duras de carbono e ás abundantes xuntas soldadas entre os nanofibros, os aerógenos de carbono duro amosan prestacións mecánicas robustas e estables, incluíndo super-elasticidade, alta resistencia, velocidade de recuperación extremadamente rápida (860 mm s-1) e baixo coeficiente de perda de enerxía ( <0,16). Tras probar o 50% de tensión durante 104 ciclos, o airgel de carbono mostra só o 2% de deformación plástica e mantivo o 93% de tensión orixinal.

O airgel de carbono duro pode manter a súper elasticidade en condicións duras, como no nitróxeno líquido. Con base nas fascinantes propiedades mecánicas, este airgel duro de carbono ten unha promesa na aplicación de sensores de tensión con alta estabilidade e un amplo rango de detectivos (50 KPa), así como condutores extensibles ou flexibles. Este enfoque promete estenderse para facer outras nanofibras compostas non base do carbono e proporciona un xeito prometedor de transformar materiais ríxidos en materiais elásticos ou flexibles mediante o deseño das microestruturas nanofibras.