具有超彈性和抗疲勞性的輕質可壓縮材料，尤其是可以適應較寬溫度范圍的材料，是航空航天，機械緩沖，能量阻尼和軟機器人領域的理想材料。許多低密度聚合物泡沫具有很高的可壓縮性，但在重復使用時往往會疲勞，并在聚合物的玻璃化轉變溫度和熔融溫度附近發生超彈性降解。盡管研究人員開發了多種熱穩定的輕質金屬和陶瓷泡沫材料，但它們通常具有最小的可逆壓縮性，并在循環變形下表現出疲勞。碳納米管和石墨烯由于其固有的超彈性和熱機械穩定性，近年來已被用作制備輕質超彈性材料的基礎材料。

盡管在相關文獻中已經報道了這種材料的優異性能，但是這些工作所涉及的復雜設備和制備工藝使得僅生產毫米尺寸的材料成為可能。另一方面，從自然界中發展了數億年的復雜的分層生物材料由于其優異的機械性能而備受關注。但是，由于它們是純有機或有機/無機復合結構，因此通常僅適用于非常狹窄的溫度。在范圍內工作。因此，將這些非熱穩定的結構生物材料轉變成具有固有分層結構的熱穩定的石墨材料有望產生熱力學穩定的材料。最近，于樹紅的研究小組和中國科學技術大學的梁海偉研究小組報告了一種通過熱解化學控制將結構生物材料（BC，細菌纖維素）熱轉化為石墨碳納米纖維氣凝膠（CNFA）的方法。制備的碳氣凝膠完美地繼承了細菌纖維素的宏觀-微觀層次結構，并具有顯著的熱機械性能。特別是經過2×106次壓縮循環后，它仍然可以保持超彈性而不會發生塑性變形，并且在至少-100?500℃的寬溫度范圍內具有出色的非粘附性。

在溫度范圍內具有超彈性和抗疲勞性能。就熱機械穩定性和抗疲勞性而言，這種氣凝膠在聚合物泡沫，金屬泡沫和陶瓷泡沫方面具有獨特的優勢，可實現大規模合成，并具有生物材料的經濟優勢。相關結果發表在《先進材料》（高級材料）雜志上，作為溫度不變的超彈性和耐疲勞碳納米纖維氣凝膠。該小組開發了一種使用無機鹽熱解細菌纖維素（BC）的化學調節方法，實現了新碳化過程的大規模合成和形態保留。發達的碳納米纖維氣凝膠很好地繼承了細菌。纖維素從宏觀到微觀的層次結構顯示出明顯的超彈性和抗疲勞性能，在寬溫度范圍內不會隨溫度變化。由于碳納米纖維氣凝膠具有優異的熱穩定的機械性能，并且可以宏觀制備，因此它們在許多領域都具有重要的應用前景，尤其適用于極端條件下的機械緩沖，壓力傳感，能量阻尼和航空太陽能。

電池等相關研究由中國國家自然科學基金創新研究小組，國家自然科學基金重點項目，中國科學院“尖端科學重點研究項目，中國科學院”資助納米科學卓越創新中心和蘇州納米科學技術合作創新中心。圖1.大型CNFA的合成。 （a）CNFA的制造過程示意圖； （b）含NH4H2PO4，（NH4）2SO4，NH4Cl，（NH4）3PO4，NaH2PO4或KH2PO4的純BC和BC的TG曲線; （c）純BC和浸有不同濃度NH4H2PO4的BCTG曲線后； （d）以純BC和BC為原料，在800℃下添加不同量的NH 4 H 2 PO 4碳化以制備CNFA（NH 4 H 2 PO 4的重量比分別為0.5、4.8、16、44和62wt％）； ）1200℃制備的CNFA的密度和電導率; （f?g）在800℃下制備的CNFA的照片，表明它們可以大規模制備。圖2.在T = -100?500°C下，NFA中CNFA的熱力學穩定力學性能。（a?c）在溫度為20％，40％，60％和80％的變形下，CNFA的壓縮應力-應變曲線是：a）-100℃，b）25℃和c）500℃； （d）T = -100-500°C時CNFA的粘彈性（儲能模量，損耗模量和阻尼比）； （e）CNFA，三聚氰胺，PU和EPE泡沫的儲能模量隨溫度的變化; （f）在不同溫度下，CNFA在1×105循環中的儲能模量和損耗模量。

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