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　　可按碳原子杂化轨道的分别大致可分为石墨碳、软碳和硬碳。软碳和硬碳紧要用于描画咸集物热解制备的碳资料，正在热解历程中，极少碳原子重组成二维芳族石墨烯片，若是这些石墨烯片大致平行，正在高温下则容易石墨化，这种碳被称为软碳；若是这些石墨烯片随机堆叠并通过周围碳原子交联，高温下不行石墨化，这种碳则称为硬碳。每每来说，石墨碳和软碳具有高弹性，容易变形，然则强度较低；因为多量惹起的硬碳微观上乱层“纸牌屋”组织的存正在，硬碳资料正在呆板强度和组织巩固性方面显示出极大的上风，然则本征本质较脆且易碎。何如将硬碳资料制备成超弹性块材是目前面对的一个挑拨。

　　比来，中邦科学工夫大学俞书宏教育诱导的课题组受自然界蜘蛛网同时具有高强度和弹性的启迪，美妙通过模板法修建纳米纤维收集组织，制备了一系列具有纳米纤维收集组织的硬碳气凝胶。该系列气凝胶具有超弹性、抗委靡以及巩固性好等长处。切磋论文以“Superelastic hard carbon nanofiber aerogels”为题近期揭橥正在《先辈资料》上（Advanced Materials2019, 1900651），并被选为被封底论文。论文的联合第一作家为我校博士后于志龙和博士生秦冰。

　　图1.硬碳气凝胶的制备。（a）示图谋，注脚通过运用纳米线行动模板的通用合成方式；（b）以BCNF@RF为例，宏量合成RF纳米纤维水凝胶；（c）硬碳气凝胶SEM图像；（d）显示纳米纤维网状组织和纤维-纤维的焊接点。

　　切磋职员通过运用间苯二酚-甲醛（RF）树脂行动硬碳源，以众种一维纳米纤维行动组织模板制备RF的纳米纤维气凝胶，通过高温碳化即可取得超弹性硬碳气凝胶。这种硬碳气凝胶微观组织精巧kb官网，由多量的纳米纤维和纳米纤维之间的焊接点组成（图1）。这种方式简便高效，容易放大坐蓐，通过调治模板与树脂单体的增添量，可轻省地调控纳米纤维的直径、气凝胶的密度、呆板机能等。

　　与古板硬而脆的硬碳块材分别，这种硬碳气凝胶阐扬出优异的弹性机能（图2），紧要征求：组织巩固性（正在压缩50%之后，微观组织还是能复原）；高回弹速率（860 mm s-1），高于浩繁石墨碳基的弹性资料；低能量损耗系数（%应变下测试104个轮回后，碳气凝胶仅显示2%的塑性变形，并维持93%的初始应力。切磋职员还摸索了这种硬碳气凝胶正在弹性导体方面的运用，正在50%的应变下众次压缩轮回后，电阻险些稳定，显现出巩固的呆板-电学机能，同时可能正在苛刻的条目下（比方正在液氮中）维持超弹性及电阻巩固性。

　　图2.碳气凝胶的呆板机能。（a）BCNF@C气凝胶的原位SEM；（b）分别资料能量损耗系数的比照；（c）分别资料回弹速率的比照；（d）碳气凝胶分别轮回下的应力-应变弧线

　　基于其优异的呆板机能，这种硬碳气凝胶希望正在运用于具有高巩固性、多量程（50 KPa）、可拉伸或可弯曲的应力传感器。其余，这种方式可扩展到制备其他非碳基复合纳米纤维气凝胶，为以来供应了一种通过策画纳米纤维的微观组织将刚性资料转动成弹性或柔性资料的新途径。

　　该项切磋受到邦度自然科学基金委立异切磋群体、邦度自然科学基金重心项目、中邦科学院前沿科学重心切磋项目、中邦科学院纳米科学精采立异核心、姑苏纳米科技协同立异核心等的资助。

　　(合肥微标准物质科学邦度切磋核心、化学与资料科学学院、中邦科学院纳米科学精采立异核心、姑苏纳米科技协同立异核心、科研部)