Inspirert av fleksibiliteten og stivheten i naturlige edderkoppsilkesvev, utviklet et forskerteam ledet av prof. YU Shuhong fra University of Science and Technology of China (USTC) en enkel og generell metode for å fremstille superelastiske og utmattelsesbestandige harde karbon-aerogeler med nanofibrous nettverksstruktur ved å bruke resorcinol-formaldehydharpiks som en hard karbonkilde.

I løpet av de siste tiårene har karbon aerogeler blitt utforsket mye ved å bruke grafittkull og myke karbonatomer, som viser fordeler ved superelastisitet. Disse elastiske aerogellene har vanligvis delikate mikrostrukturer med god utmattingsmotstand men ultralowstyrke. Harde karbonatomer viser store fordeler i mekanisk styrke og strukturell stabilitet på grunn av den sp3 C-induserte turbostratiske "hus-av-kort" -strukturen. Stivheten og skjørheten kommer imidlertid tydelig i veien for å oppnå superelastisitet med harde karbonatomer. Frem til nå er det fremdeles en utfordring å fremstille superelastiske harde karbonbaserte aerogeller.

Polymerisasjonen av harpiksmonomerer ble initiert i nærvær av nanofibre som strukturelle maler for å fremstille en hydrogel med nanofibrøse nettverk, fulgt av tørking og pyrolyse for å få hard karbon-luftgel. Under polymerisasjon avsettes monomerene på maler og sveiser fiberfiberfugene, og etterlater en tilfeldig nettverksstruktur med enorme robuste skjøter. Videre kan fysiske egenskaper (for eksempel diametre på nanofiber, tettheter av aerogeler og mekaniske egenskaper) kontrolleres ved ganske enkelt å stille inn maler og mengden råvarer.

På grunn av de harde karbon-nanofibrene og rikelig sveiste skjøtene blant nanofibrene, viser de harde karbon-aerogellene robuste og stabile mekaniske ytelser, inkludert superelastisitet, høy styrke, ekstremt rask gjenvinningshastighet (860 mm s-1) og lav energitapskoeffisient ( <0,16). Etter å ha blitt testet under 50% belastning i 104 sykluser, viser karbon-luftgel bare 2% plastisk deformasjon og opprettholdt 93% opprinnelig belastning.

Den harde karbon-luftgelen kan opprettholde superelastisiteten under tøffe forhold, for eksempel i flytende nitrogen. Basert på de fascinerende mekaniske egenskapene, har denne harde karbon-airgel løftet bruk av påkjenningssensorer med høy stabilitet og bred detektivområde (50 KPa), så vel som strekkbare eller bøybare ledere. Denne tilnærmingen har løfter om å bli utvidet til å lage andre ikke-karbonbaserte sammensatte nanofibre og gir en lovende måte å transformere stive materialer til elastiske eller fleksible materialer ved å designe de nanofibrous mikrostrukturer.