Inspirirani fleksibilnošću i krutošću prirodnih paukovih svilenih mreža, istraživački tim predvođen prof. YU Shuhongom sa Kineskog sveučilišta za znanost i tehnologiju (USTC) razvio je jednostavnu i opću metodu za proizvodnju superelastičnih i otpornih aerogela od tvrdog ugljika s nanofibroznim vlaknima. mrežna struktura upotrebom rezorcinol-formaldehidne smole kao izvora tvrdog ugljika.

Posljednjih desetljeća, aerogeli ugljika široko su se istraživali primjenom grafitnih i mekih ugljika koji pokazuju prednosti u supelastičnosti. Ti elastični aerogeli obično imaju osjetljive mikrostrukture s dobrom otpornošću na umor, ali vrlo snagom. Tvrdi ugljikovi pokazuju velike prednosti u mehaničkoj čvrstoći i konstrukcijskoj stabilnosti zahvaljujući sp3 C-induciranoj turbostratičnoj strukturi "kuća od karata". Međutim, krutost i krhkost očito se sprečavaju postizanje superelastičnosti s tvrdim ugljikom. Do sada je još uvijek izazov proizvesti supervelastične aerogele na bazi tvrdog ugljika.

Polimerizacija monomera smole započeta je u prisutnosti nano-vlakana kao strukturnih obrazaca za pripravu hidrogela s nano-vlaknastim mrežama, nakon čega slijedi sušenje i piroliza radi dobivanja tvrdog ugljika. Tijekom polimerizacije, monomeri se talože na predloške i zavaruju spojeve vlakana od vlakana, ostavljajući slučajnu mrežnu strukturu s masivnim čvrstim spojevima. Osim toga, fizička svojstva (poput promjera nanofibre, gustoća aerogela i mehanička svojstva) mogu se kontrolirati jednostavnim podešavanjem obrazaca i količinom sirovina.

Zbog tvrdih ugljikovih nano vlakana i obilnih zavarenih spojeva među nano vlaknima, aerogeli tvrdog karbona pokazuju snažne i stabilne mehaničke performanse, uključujući super-elastičnost, veliku čvrstoću, izuzetno veliku brzinu oporavka (860 mm s-1) i niski koeficijent gubitka energije ( <0,16). Nakon što je testiran pod 50% naprezanja tijekom 104 ciklusa, karbonski aerogel pokazuje samo 2% plastičnu deformaciju i zadržao je 93% izvornog naprezanja.

Zračni tvrdi ugljik može održati super-elastičnost u otežanim uvjetima, poput tekućeg dušika. Temeljen na fascinantnim mehaničkim svojstvima, ovaj tvrdi karbonski airgel obećava u primjeni senzora napona visoke stabilnosti i širokog raspona detekcije (50 KPa), kao i rastezljivih ili savijajućih vodiča. Ovaj pristup obećava da će se proširiti i na izradu ostalih kompozitnih nano vlakana na bazi ugljika i pruža obećavajući način pretvaranja krutih materijala u elastične ili fleksibilne materijale dizajniranjem nano vlaknastih mikrostruktura.