천연 거미 실크 웹의 유연성과 강성에서 영감을 얻은 중국 과학 기술 대학 (USTC)의 YU Shuhong 교수가 이끄는 연구팀은 나노 섬유로 초 탄성 및 내 피로성 경질 탄소 에어로겔을 제조하는 단순하고 일반적인 방법을 개발했습니다. 레조 르시 놀-포름 알데히드 수지를 경질 탄소 공급원으로 사용하여 네트워크 구조.

최근 수십 년 동안, 탄소 에어로겔은 초 탄성에서 이점을 나타내는 흑연 질 탄소 및 연질 탄소를 사용하여 광범위하게 탐색되어왔다. 이 탄성 에어로겔은 보통 피로 저항은 우수하지만 강도는 매우 낮은 미세한 미세 구조를 가지고 있습니다. 경질 탄소는 sp3 C- 유도 된 터보 스 트래 틱 "카드-하우스"구조로 인해 기계적 강도 및 구조적 안정성에서 큰 장점을 나타낸다. 그러나, 강성 및 취약성은 경질 탄소로 초 탄성을 달성하는 데 방해가된다. 지금까지, 초 탄성 하드 카본 기반 에어로젤을 제조하는 것은 여전히 ​​어려운 과제입니다.

나노 섬유의 존재하에 수지 모노머의 중합을 구조적 주형으로서 나노 섬유 네트워크를 갖는 하이드로 겔을 제조 한 후 건조 및 열분해하여 경질 탄소 에어로겔을 수득 하였다. 중합 동안, 단량체는 주형 상에 침착되고 섬유-섬유 조인트를 용접하여, 거대한 견고한 조인트를 갖는 임의의 네트워크 구조를 남긴다. 또한, 템플릿 및 원료 량을 간단히 조정하여 물리적 특성 (예 : 나노 섬유의 직경, 에어로겔의 밀도 및 기계적 특성)을 제어 할 수 있습니다.

경질 탄소 나노 섬유 및 나노 섬유 사이의 풍부한 용접 조인트로 인해, 경질 탄소 에어로겔은 초 탄성, 고강도, 매우 빠른 회복 속도 (860 mm s-1) 및 낮은 에너지 손실 계수 ( <0.16). 104 사이클 동안 50 % 변형률로 테스트 한 후, 카본 에어로겔은 2 %의 소성 변형을 보여주고 93 %의 원래 응력을 유지합니다.

경질 탄소 에어로겔은 액체 질소와 같은 열악한 조건에서 초 탄성을 유지할 수 있습니다. 매혹적인 기계적 성질을 바탕으로,이 경질 탄소 에어로겔은 신축성 또는 구부러 질 수있는 도체뿐만 아니라 높은 안정성과 넓은 감지 범위 (50 KPa)를 가진 응력 센서를 적용 할 수 있습니다. 이러한 접근법은 다른 비 탄소 기반 복합 나노 섬유를 만들기 위해 확장 될 것을 약속하고 나노 섬유 미세 구조를 설계함으로써 강성 재료를 탄성 또는가요 성 재료로 변환하는 유망한 방법을 제공한다.