Peneliti Tiongkok mengembangkan aerogel nanofiber karbon keras superelastik

Terinspirasi oleh fleksibilitas dan kekakuan jaring laba-laba sutera alam, tim peneliti yang dipimpin oleh Prof. YU Shuhong dari Universitas Sains dan Teknologi China (USTC) mengembangkan metode sederhana dan umum untuk membuat aerogel karbon keras superelastik dan tahan lelah dengan nanofibro. struktur jaringan dengan menggunakan resin resorsinol-formaldehida sebagai sumber karbon keras.

Chinese researchers develop superelastic hard carbon nanofiber aerogels1

Dalam beberapa dekade terakhir, aerogel karbon telah banyak dieksplorasi dengan menggunakan karbon grafit dan karbon lunak, yang menunjukkan keunggulan superelastisitas. Aerogel elastis ini biasanya memiliki struktur mikro yang halus dengan ketahanan lelah yang baik tetapi kekuatan ultralow. Karbon keras menunjukkan keuntungan besar dalam kekuatan mekanik dan stabilitas struktural karena struktur “kartu-kartu” turbo yang diinduksi sp3 C. Namun, kekakuan dan kerapuhan jelas menghalangi pencapaian superelastisitas dengan karbon keras. Hingga saat ini, masih merupakan tantangan untuk membuat aerogel berbasis karbon keras superelastik.

Polimerisasi monomer resin dimulai dengan adanya nanofibers sebagai templat struktural untuk menyiapkan hidrogel dengan jaringan nanofibro, diikuti oleh pengeringan dan pirolisis untuk mendapatkan aerogel karbon keras. Selama polimerisasi, deposit monomer pada templat dan las sambungan serat-serat, meninggalkan struktur jaringan acak dengan sambungan kuat yang masif. Selain itu, sifat fisik (seperti diameter nanofiber, kerapatan aerogel, dan sifat mekanik) dapat dikontrol dengan hanya menyetel templat dan jumlah bahan baku.

Karena nanofibers karbon keras dan sambungan las yang melimpah di antara nanofibers, aerog karbon keras menampilkan kinerja mekanik yang kuat dan stabil, termasuk super-elastisitas, kekuatan tinggi, kecepatan pemulihan yang sangat cepat (860 mm s-1) dan koefisien kehilangan energi yang rendah ( <0,16). Setelah diuji di bawah 50% regangan untuk 104 siklus, karbon aerogel hanya menunjukkan deformasi plastik 2%, dan mempertahankan 93% tegangan asli.

Aerogel karbon keras dapat mempertahankan super elastisitas dalam kondisi yang keras, seperti dalam nitrogen cair. Berdasarkan sifat mekanisnya yang menarik, aerogel karbon keras ini menjanjikan penerapan sensor tekanan dengan stabilitas tinggi dan jangkauan detektif yang luas (50 KPa), serta konduktor yang dapat diregangkan atau dapat ditekuk. Pendekatan ini menjanjikan untuk diperluas untuk membuat nanofibers komposit berbasis non-karbon lainnya dan memberikan cara yang menjanjikan untuk mengubah bahan kaku menjadi bahan elastis atau fleksibel dengan merancang struktur mikro nanofibro.


Waktu pengiriman: Mar-13-2020