Ang mga mananaliksik ng Tsino ay nagkakaroon ng superelastic hard carbon nanofiber aerogels

Napukaw ng kakayahang umangkop at katigasan ng mga likas na web spider silks, isang koponan ng pananaliksik na pinangunahan ni Prof. YU Shuhong mula sa University of Science and Technology of China (USTC) na binuo ng isang simple at pangkalahatang pamamaraan upang likhain ang superelastic at pagkapagod na lumalaban sa hard carbon aerogels na may nanofibrous istraktura ng network sa pamamagitan ng paggamit ng resorcinol-formaldehyde resin bilang isang hard source na carbon.

Chinese researchers develop superelastic hard carbon nanofiber aerogels1

Sa nagdaang mga dekada, ang mga aerogel ng carbon ay malawak na ginalugad sa pamamagitan ng paggamit ng mga gramatikong gramatika at malambot na mga carbon, na nagpapakita ng mga pakinabang sa superelasticity. Ang mga nababanat na aerogels ay karaniwang may masarap na microstructures na may mahusay na pagkapagod ng pagkapagod ngunit lakas ng ultralow. Ang mga hard carbons ay nagpapakita ng mahusay na kalamangan sa mekanikal na lakas at katatagan ng istruktura dahil sa sp3 C-sapilitan na turbostratic na "house-of-cards" na istraktura. Gayunpaman, ang higpit at kahinaan ay malinaw na nakukuha sa paraan ng pagkamit ng superelasticity na may matitigas na mga carbon. Hanggang ngayon, hamon pa rin ang paghuhubog sa superelastic hard carbon-based aerogels.

Ang polymerization ng resin monomers ay sinimulan sa pagkakaroon ng nanofibers bilang mga template ng istruktura upang maghanda ng isang hydrogel na may mga nanofibrous network, kasunod ng pagpapatayo at pyrolysis upang makakuha ng matigas na carbon airgel. Sa panahon ng polimeralisasyon, ang deposito ng monomers sa mga template at hinangin ang mga hibla ng hibla-hibla, nag-iiwan ng isang random na istraktura ng network na may napakalaking matatag na mga kasukasuan. Bukod dito, ang mga katangiang pisikal (tulad ng mga diametro ng nanofiber, mga densidad ng mga aerogel, at mga mekanikal na katangian) ay maaaring kontrolin sa pamamagitan lamang ng mga pag-tune ng mga template at ang halaga ng mga hilaw na materyales.

Dahil sa matigas na carbon nanofiberso at masaganang welded joints sa mga nanofibers, ang hard carbon aerogels ay nagpapakita ng matatag at matatag na mekanikal na pagtatanghal, kabilang ang sobrang pagkalastiko, mataas na lakas, napakabilis na bilis ng pagbawi (860 mm s-1) at mababang koepisyenteng pagkawala ng enerhiya ( <0.16). Matapos masuri sa ilalim ng 50% pilay para sa 104 na cycle, ang carbon airgel ay nagpapakita lamang ng 2% na plastik na pagpapapangit, at napapanatili ang 93% na orihinal na stress.

Ang matigas na airgel ng carbon ay maaaring mapanatili ang sobrang pagkalastiko sa malupit na mga kondisyon, tulad ng sa likidong nitrogen. Batay sa kamangha-manghang mga katangian ng mekanikal, ang hard carbon airgel na ito ay nangangako sa aplikasyon ng mga sensor ng stress na may mataas na katatagan at malawak na saklaw ng detektib (50 KPa), pati na rin ang mabaluktot o mabaluktot na conductor. Ang pamamaraang ito ay nangangako ng pagpapalawak na gumawa ng iba pang mga di-carbon batay na nanofibers at nagbibigay ng isang promising na paraan ng pagbabago ng mga matibay na materyales sa nababanat o nababaluktot na mga materyales sa pamamagitan ng pagdidisenyo ng nanofibrous microstructures.


Oras ng post: Mar-13-2020