Les aérogels de carbone conducteurs et compressibles sont utiles dans une variété d'applications. Au cours des dernières décennies, les aérogels de carbone ont été largement explorés en utilisant des carbones graphitiques et des carbones mous, qui présentent des avantages en superélasticité. Ces aérogels élastiques ont généralement des microstructures délicates avec une bonne résistance à la fatigue mais une résistance ultrafaible. Les carbones durs présentent de grands avantages en termes de résistance mécanique et de stabilité structurelle en raison de la structure "château de cartes" turbostratique induite par sp3 C. Cependant, la rigidité et la fragilité entravent clairement l'obtention de la superélasticité avec les carbones durs. Jusqu'à maintenant, il a été difficile de fabriquer des aérogels à base de carbone dur superélastiques.

Récemment, inspiré par la souplesse et la rigidité des soies d'araignées naturelles, une équipe de recherche dirigée par Shu-Hong Yu de l'Université des sciences et technologies de Chine a développé une méthode simple pour fabriquer des aérogels de carbone dur superélastiques et résistants à la fatigue avec une structure de réseau nanofibreux en utilisant une résine résorcinol-formaldéhyde comme source de carbone dur. Ce travail a été publié dans Matériaux avancés . intitulé « Aérogels de nanofibres de carbone dur superélastiques ».

Ils rapportent ainsi leur processus :La polymérisation de monomères de résine a été initiée en présence de nanofibres comme modèles structurels pour préparer un hydrogel avec des réseaux nanofibreux, suivi d'un séchage et d'une pyrolyse pour produire un aérogel de carbone dur. Lors de la polymérisation, les monomères sont déposés sur des gabarits et soudent les joints fibre-fibre, laissant une structure de réseau aléatoire avec des joints robustes massifs. De plus, propriétés physiques (telles que les diamètres des nanofibres, densités d'aérogels, et propriétés mécaniques) peuvent être contrôlés en réglant simplement les modèles et la quantité de matières premières.

En raison des nanofibres de carbone dures et des nombreux joints soudés parmi les nanofibres, les aérogels de carbone dur présentent des performances mécaniques robustes et stables, y compris la super-élasticité, haute résistance, vitesse de récupération extrêmement rapide (860 mm s ^-1 ) et un faible coefficient de perte d'énergie ( <0,16). Après avoir testé sous une contrainte de 50% pendant 104 cycles, l'aérogel de carbone ne montre que 2% de déformation plastique, et il a conservé 93% de la contrainte d'origine. L'aérogel de carbone dur peut maintenir une super-élasticité dans des conditions difficiles, comme dans l'azote liquide. Sur la base de ces propriétés mécaniques fascinantes, cet aérogel de carbone dur est prometteur dans l'application de capteurs de stress à haute stabilité et à large plage de détection (50 KPa), ainsi que des conducteurs extensibles ou pliables. Cette approche promet d'être étendue à d'autres nanofibres composites non carbonées et offre un moyen prometteur de transformer des matériaux rigides en matériaux élastiques ou flexibles en concevant des microstructures nanofibreuses.