Los investigadores han diseñado aerogeles de carbono que se pueden estirar reversiblemente a más de tres veces su longitud original. mostrando una elasticidad similar a la de una goma elástica. Al agregar capacidad de estiramiento reversible a las propiedades existentes de los aerogeles (que ya incluyen una densidad ultrabaja, peso ligero alta porosidad, y alta conductividad), los resultados pueden conducir a una gran cantidad de nuevas aplicaciones de aerogeles de carbono.

Los investigadores, dirigido por Chao Gao, Zhen Xu, y otros en la Universidad de Zhejiang, han publicado un artículo sobre los aerogeles de carbono altamente elásticos en un número reciente de Comunicaciones de la naturaleza .

"Mostramos la posibilidad de que los materiales inorgánicos limpios también puedan poseer una elasticidad gomosa, "dijo el coautor Fan Guo de la Universidad de Zhejiang Phys.org . "El aerogel de carbono gomoso abre una nueva especie de material que combina ultraligero, alta elasticidad invariante a la temperatura, y robusto rendimiento mecánico ".

Debido a la creciente demanda de dispositivos electrónicos extensibles, Los investigadores han estado investigando recientemente métodos para mejorar la elasticidad de los aerogeles de carbono, que normalmente no son muy elásticos.

En el nuevo trabajo Los científicos diseñaron aerogeles de carbono que consisten en grafeno (un material bidimensional) y nanotubos de carbono de paredes múltiples (CNT, un material unidimensional), ensamblados en cuatro órdenes de estructuras jerárquicas que van desde la escala nanométrica hasta la centimétrica. Para fabricar el material en aerogeles, los investigadores crearon una tinta compuesta de óxido de grafeno y nanotubos, y luego formó los aerogeles mediante impresión por chorro de tinta.

En pruebas, Los investigadores demostraron que los nuevos aerogeles exhiben una resistencia a la tracción 5 veces mayor que la de los aerogeles anteriores. Descubrieron que un fuerte enlace atómico entre el grafeno y los CNT da como resultado un efecto sinérgico, conduciendo a una mayor elasticidad y estabilidad de estiramiento. Además, los nuevos aerogeles pueden soportar temperaturas extremas, a diferencia de la mayoría de los intentos anteriores de aerogeles elásticos en los que los aerogeles se vuelven viscosos o quebradizos cuando se exponen al calor o al frío.

Para demostrar una posible aplicación, los investigadores colocaron tres de los nuevos aerogeles elásticos en las articulaciones de un robot con forma de serpiente. Los aerogeles funcionan como sensores para monitorear los movimientos y configuraciones del robot. A diferencia de los sensores convencionales que solo pueden detectar deformaciones unidireccionales, los sensores de aerogel pueden distinguir entre múltiples configuraciones, sugiriendo la posibilidad de una nueva generación de sensores con la capacidad de identificación lógica de cambios de forma sofisticados.

Otras aplicaciones potenciales de los aerogeles elásticos incluyen dispositivos electrónicos portátiles, aplicaciones aeroespaciales, generación y almacenamiento de energía, además de utilizarlos como dispositivos mecánicos ligeros, especialmente en condiciones de temperaturas extremas.

"Este aerogel de carbono gomoso abre muchas posibilidades, "Dijo Guo." Primero, la resistencia y el módulo de Young [una medida de elasticidad a la tracción] de los cauchos de carbono son más bajos que los de los elastómeros poliméricos. En general, El módulo de Young de los cauchos poliméricos es de 1 a 2 órdenes de magnitud mayor que el de nuestros cauchos de carbono.

"Segundo, nos esforzamos por hacer que los aerogeles de carbono sean más robustos mecánicamente para soportar deformaciones extremas y complicadas, tales como mayor alargamiento y torsión. Mientras tanto, Se pueden explorar más aplicaciones de este nuevo caucho de carbono y se pueden lograr otros tipos de cauchos inorgánicos mediante esta metodología de ensamblaje sinérgico jerárquico ".

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