合肥，12月23日，科技日报(记者吴长锋)记者从中国科技大学获悉，俞书鸿院士的研究团队与梁海威教授的研究小组合作，通过热解化学控制将结构生物材料热转化为石墨碳纳米纤维气凝胶。它完美继承了细菌纤维素的宏微观层次结构，具有显著的热机械性能，实现了大规模合成。相关结果最近公布于《先进材料》。
具有超弹性和抗疲劳性的轻质可压缩材料是航空航天、机械缓冲、能量阻尼和软机器人的理想材料。许多低密度聚合物泡沫是高度可压缩的，并且当重复使用时容易疲劳，并且在聚合物的玻璃化转变和熔化温度附近发生超弹性降解。尽管碳纳米管和石墨烯具有固有的超弹性和热机械稳定性，但复杂的设备和制备工艺使它们只能制备毫米级材料。另一方面，自然界上亿年进化而来的具有复杂层次结构的生物材料因其优异的力学性能而备受关注。然而，因为它们是纯有机或有机/无机复合结构，它们通常只适合在非常窄的温度范围内工作。因此，通过将这些非热稳定结构生物材料转化为具有固有分级结构的热稳定石墨材料，有望产生热力学稳定的材料。
该团队开发了一种利用无机盐热解细菌纤维素的化学控制方法，实现了大规模合成和形态保持的新碳化过程。开发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分级结构，在较宽的温度范围内表现出明显的超弹性和抗疲劳性能，且不随温度变化。由于碳纳米纤维气凝胶具有优异的热稳定性和力学性能，可以大量制备，因此在许多领域具有重要的应用前景，特别适用于极端条件下的机械缓冲、压力传感、能量阻尼和航空航天太阳能(000591，Guba)电池。
