La flexibilidad mecánica es un factor clave que determina la estabilidad y durabilidad de los materiales de carbono porosos. La fragilidad por compresión de los materiales de carbono porosos se ha resuelto bien. Sin embargo, La propiedad de extensibilidad reversible sigue siendo un desafío importante debido a las conexiones débiles de las redes de carbono poroso tridimensional.

En un estudio publicado en Materiales avanzados , un equipo dirigido por el profesor YU Shuhong de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) desarrolló un material de carbono poroso superelástico con alta compresibilidad y capacidad de estiramiento, llamado "resorte de carbono". Su microestructura y propiedades únicas lo convierten en un material ideal para la fabricación de sensores magnéticos y de vibración inteligentes.

Inspirado en la deformación elástica del arco arqueado, Los investigadores introdujeron una microestructura única de arcos múltiples lamelares de largo alcance para resolver los problemas de fragilidad tanto por compresión como por tracción de los materiales de carbono porosos. Los resortes de carbono desarrollados en base a esta microestructura pueden lograr una deformación reversible por tracción y compresión en el amplio rango de deformación de -60% a 80% y pueden rebotar completamente. Este comportamiento elástico es similar al de un resorte metálico real.

Usando el resorte de carbono como componente clave, los investigadores desarrollaron un sensor de tensión que puede detectar pequeñas vibraciones. El límite de detección de deformación del sensor de vibración fue de al menos ± 0,5%, y la frecuencia de vibración máxima detectada fue de al menos 1000 Hz. El sensor de vibración puede dar una respuesta sensible a una variedad de patrones de vibración complejos, como vibraciones sísmicas simuladas.

Además, co-ensamblando Fe ₃ O ₄ nanopartículas en el resorte de carbono, los investigadores obtuvieron un resorte de carbono magnético que puede ser impulsado por un campo magnético. Basado en este resorte de carbono, Se fabricó un nuevo tipo de sensor de magnetismo que podía dar una respuesta estable a un pequeño campo magnético con un límite de detección tan pequeño como 0,4 mT.

Estos dos sensores podrían funcionar de manera estable en temperaturas que oscilan entre -100 y 350 ° C.

Este trabajo proporciona una forma eficaz de construir nuevos sensores inteligentes de vibración y magnetismo y una nueva estrategia para crear materiales porosos altamente estirables y comprimibles para aplicaciones extremas de otros componentes inorgánicos.