Konduktiva och komprimerbara kol aerogeler är användbara i en mängd olika tillämpningar. Under de senaste decennierna har kol aerogeler har utforskats i stor utsträckning genom att använda grafitiska kol och mjuka kol, som visar fördelar i superelasticitet. Dessa elastiska aerogeler har vanligtvis känsliga mikrostrukturer med bra trötthetsmotstånd men ultralåg styrka. Hårda kol visar stora fördelar i mekanisk hållfasthet och strukturell stabilitet på grund av den sp3 C-inducerade turbostratiska "house-of-cards" -strukturen. Dock, stelhet och bräcklighet kommer helt klart i vägen för att uppnå superelasticitet med hårda kol. Tills nu, det har varit en utmaning att tillverka superelastiska hårda kolbaserade aerogeler.

Nyligen, inspirerad av flexibiliteten och styvheten hos naturligt spindelsilke, en forskargrupp ledd av Shu-Hong Yu från University of Science and Technology i Kina utvecklade en enkel metod för att tillverka superelastiska och trötthetsbeständiga aerogeler av hårt kol med nanofibrös nätverksstruktur genom att använda resorcinol-formaldehydharts som en hård kolkälla. Detta arbete publicerades i Avancerade material . med titeln "Superelastiska nanofiber aerogeler i hårt kol."

De rapporterar sin process så här:Polymeriseringen av hartsmonomerer påbörjades i närvaro av nanofibrer som strukturella mallar för att förbereda en hydrogel med nanofibrösa nätverk, följt av torkning och pyrolys för att producera hård kol -aerogel. Under polymerisationen, monomererna avsätts på mallar och svetsar fiberfiberfogarna, lämnar en slumpmässig nätverksstruktur med massiva robusta skarvar. Dessutom, fysiska egenskaper (såsom diametrar av nanofiber, aerogels densiteter, och mekaniska egenskaper) kan kontrolleras genom att helt enkelt ställa in mallar och mängden råmaterial.

På grund av de hårda kolnanofibrerna och de rikliga svetsade lederna bland nanofibrerna, de aerogeler i hårt kol visar robust och stabil mekanisk prestanda, inklusive superelasticitet, hög styrka, extremt snabb återhämtningshastighet (860 mm s ^-1 ) och en egen energiförlustkoefficient ( <0,16). Efter testning under 50% belastning i 104 cykler, kol -aerogelen visar endast 2% plastisk deformation, och den behöll 93% av den ursprungliga stressen. Den hårda kol-aerogelen kan bibehålla superelasticitet under tuffa förhållanden, såsom i flytande kväve. Baserat på dessa fascinerande mekaniska egenskaper, denna aerogel med hårt kolfiber har ett löfte i tillämpningen av stresssensorer med hög stabilitet och brett detektivområde (50 KPa), samt töjbara eller böjbara ledare. Detta tillvägagångssätt lovar att utvidgas till att göra andra icke-kolbaserade sammansatta nanofibrer och ger ett lovande sätt att omvandla styva material till elastiska eller flexibla material genom att designa nanofibrösa mikrostrukturer.