Wedi'i ysbrydoli gan hyblygrwydd ac anhyblygedd gweoedd sidan pry cop naturiol, datblygodd tîm ymchwil dan arweiniad yr Athro YU Shuhong o Brifysgol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Tsieina (USTC) ddull syml a chyffredinol i ffugio aerogels carbon caled superelastig a gwrthsefyll blinder gyda nanofibrous. strwythur rhwydwaith trwy ddefnyddio resin resorcinol-fformaldehyd fel ffynhonnell garbon galed.

Yn ystod y degawdau diwethaf, archwiliwyd aerogels carbon yn eang trwy ddefnyddio carbonau graffitig a charbonau meddal, sy'n dangos manteision mewn superelastigedd. Fel rheol mae gan yr aerogels elastig hyn ficrostrwythurau cain sydd ag ymwrthedd blinder da ond cryfder ultralow. Mae carbonau caled yn dangos manteision mawr mewn cryfder mecanyddol a sefydlogrwydd strwythurol oherwydd y strwythur “tŷ cardiau” a ysgogwyd gan C3 sp3 C. Fodd bynnag, mae'r stiffrwydd a'r breuder yn amlwg yn amharu ar gyflawni superelastigedd gyda charbonau caled. Hyd yn hyn, mae'n dal i fod yn her i ffugio aerogels carbon superelastig caled sy'n seiliedig ar garbon.

Dechreuwyd polymerization monomerau resin ym mhresenoldeb nanofibers fel templedi strwythurol i baratoi hydrogel gyda rhwydweithiau nanofibrous, ac yna'r sychu a'r pyrolysis i gael airgel carbon caled. Yn ystod polymerization, mae'r monomerau'n adneuo ar dempledi ac yn weldio'r cymalau ffibr-ffibr, gan adael strwythur rhwydwaith ar hap gyda chymalau cadarn enfawr. Ar ben hynny, gellir rheoli priodweddau ffisegol (megis diamedrau nanofiber, dwysedd aerogels, ac eiddo mecanyddol) trwy ddim ond tiwnio templedi a faint o ddeunyddiau crai.

Oherwydd y nanofibers carbon caled a'r cymalau weldio toreithiog ymhlith y nanofibers, mae'r aerogels carbon caled yn arddangos perfformiadau mecanyddol cadarn a sefydlog, gan gynnwys uwch-hydwythedd, cryfder uchel, cyflymder adferiad cyflym iawn (860 mm s-1) a chyfernod colli ynni isel ( <0.16). Ar ôl profi dan straen 50% ar gyfer 104 cylch, dim ond 2% o ddadffurfiad plastig y mae'r airgel carbon yn ei ddangos, a chadwodd 93% o straen gwreiddiol.

Gall yr airgel carbon caled gynnal yr uwch-hydwythedd mewn amodau garw, fel mewn nitrogen hylifol. Yn seiliedig ar yr eiddo mecanyddol hynod ddiddorol, mae gan yr airgel carbon caled hwn addewid wrth gymhwyso synwyryddion straen gyda sefydlogrwydd uchel ac ystod dditectif eang (50 KPa), yn ogystal â dargludyddion y gellir eu ymestyn neu eu plygu. Mae'r dull hwn yn addo cael ei ymestyn i wneud nanofibers cyfansawdd eraill nad ydynt yn seiliedig ar garbon ac mae'n darparu ffordd addawol o drawsnewid deunyddiau anhyblyg yn ddeunyddiau elastig neu hyblyg trwy ddylunio'r microstrwythurau nanofibrous.