具有超弹性和抗疲劳性的轻质可压缩材料，尤其是可以适应较宽温度范围的材料，是航空航天，机械缓冲，能量阻尼和软机器人领域的理想材料。许多低密度聚合物泡沫具有很高的可压缩性，但在重复使用时往往会疲劳，并在聚合物的玻璃化转变温度和熔融温度附近发生超弹性降解。尽管研究人员开发了多种热稳定的轻质金属和陶瓷泡沫材料，但它们通常具有最小的可逆压缩性，并在循环变形下表现出疲劳。碳纳米管和石墨烯由于其固有的超弹性和热机械稳定性，近年来已被用作制备轻质超弹性材料的基础材料。

尽管在相关文献中已经报道了这种材料的优异性能，但是这些工作所涉及的复杂设备和制备工艺使得仅生产毫米尺寸的材料成为可能。另一方面，从自然界中发展了数亿年的复杂的分层生物材料由于其优异的机械性能而备受关注。但是，由于它们是纯有机或有机/无机复合结构，因此通常仅适用于非常狭窄的温度。在范围内工作。因此，将这些非热稳定的结构生物材料转变成具有固有分层结构的热稳定的石墨材料有望产生热力学稳定的材料。最近，于树红的研究小组和中国科学技术大学的梁海伟研究小组报告了一种通过热解化学控制将结构生物材料（BC，细菌纤维素）热转化为石墨碳纳米纤维气凝胶（CNFA）的方法。制备的碳气凝胶完美地继承了细菌纤维素的宏观-微观层次结构，并具有显着的热机械性能。特别是经过2×106次压缩循环后，它仍然可以保持超弹性而不会发生塑性变形，并且在至少-100〜500℃的宽温度范围内具有出色的非粘附性。

在温度范围内具有超弹性和抗疲劳性能。就热机械稳定性和抗疲劳性而言，这种气凝胶在聚合物泡沫，金属泡沫和陶瓷泡沫方面具有独特的优势，可实现大规模合成，并具有生物材料的经济优势。相关结果发表在《先进材料》（高级材料）杂志上，作为温度不变的超弹性和耐疲劳碳纳米纤维气凝胶。该小组开发了一种使用无机盐热解细菌纤维素（BC）的化学调节方法，实现了新碳化过程的大规模合成和形态保留。发达的碳纳米纤维气凝胶很好地继承了细菌。纤维素从宏观到微观的层次结构显示出明显的超弹性和抗疲劳性能，在宽温度范围内不会随温度变化。由于碳纳米纤维气凝胶具有优异的热稳定的机械性能，并且可以宏观制备，因此它们在许多领域都具有重要的应用前景，尤其适用于极端条件下的机械缓冲，压力传感，能量阻尼和航空太阳能。

电池等相关研究由中国国家自然科学基金创新研究小组，国家自然科学基金重点项目，中国科学院“尖端科学重点研究项目，中国科学院”资助纳米科学卓越创新中心和苏州纳米科学技术合作创新中心。图1.大型CNFA的合成。 （a）CNFA的制造过程示意图； （b）含NH4H2PO4，（NH4）2SO4，NH4Cl，（NH4）3PO4，NaH2PO4或KH2PO4的纯BC和BC的TG曲线; （c）纯BC和浸有不同浓度NH4H2PO4的BCTG曲线后； （d）以纯BC和BC为原料，在800℃下添加不同量的NH 4 H 2 PO 4碳化以制备CNFA（NH 4 H 2 PO 4的重量比分别为0.5、4.8、16、44和62wt％）； ）1200℃制备的CNFA的密度和电导率; （f〜g）在800℃下制备的CNFA的照片，表明它们可以大规模制备。图2.在T = -100〜500°C下，NFA中CNFA的热力学稳定力学性能。（a〜c）在温度为20％，40％，60％和80％的变形下，CNFA的压缩应力-应变曲线是：a）-100℃，b）25℃和c）500℃； （d）T = -100-500°C时CNFA的粘弹性（储能模量，损耗模量和阻尼比）； （e）CNFA，三聚氰胺，PU和EPE泡沫的储能模量随温度的变化; （f）在不同温度下，CNFA在1×105循环中的储能模量和损耗模量。

更多关于耐温度变化的超弹性和抗疲劳碳纳米纤维气凝胶您可直接扫码添加下面微信咨询