Sebuah aerogel ultralight merenggang karbon mengapung di bunga. Kredit: Guo et al.

Para peneliti telah merancang aerogel karbon yang dapat direntangkan secara reversibel hingga lebih dari tiga kali dari panjang aslinya, menampilkan elastisitas yang mirip dengan karet gelang. Dengan menambahkan peregangan reversibel ke sifat-sifat aerogel yang sudah ada (yang sudah termasuk kepadatan ultralow, bobot ringan, porositas tinggi, dan konduktivitas tinggi), hasilnya dapat mengarah pada sejumlah aplikasi baru dari aerogel karbon.

Para peneliti, yang dipimpin oleh Chao Gao, Zhen Xu, dan lainnya di Universitas Zhejiang, telah menerbitkan makalah tentang aerogel karbon yang sangat elastis dalam edisi terbaru Nature Communications.

“Kami menunjukkan kemungkinan bahwa bahan anorganik yang sederhana juga dapat memiliki elastisitas karet,” kata Fan Guo di Universitas Zhejiang kepada Phys.org. “Airgel karbon yang kenyal membuka spesies material baru yang menggabungkan ultra ringan, elastisitas suhu tetap tinggi, dan kinerja mekanik yang kuat.”

Karena meningkatnya permintaan akan peralatan elektronik yang dapat direnggangkan, para periset baru-baru ini telah menyelidiki metode untuk memperbaiki elastisitas aerogel karbon, yang biasanya tidak terlalu elastis.

Dalam karya baru, para ilmuwan merancang aerogel karbon yang terdiri dari kedua graphene (bahan dua dimensi) dan multi-walled carbon nanotubes (CNTs, material satu dimensi), dirakit menjadi empat ordo struktur hierarkis mulai dari nanometer hingga sentimeter. Untuk membuat bahan menjadi aerogel, para peneliti menciptakan sebuah tinta yang terdiri dari graphene oxide dan nanotube, dan kemudian membentuk aerogel melalui pencetakan inkjet.

Dalam tes, para periset menunjukkan bahwa aerogel baru menunjukkan kekuatan tarik yang 5 kali lebih tinggi daripada aerogel sebelumnya. Mereka menemukan bahwa ikatan atom yang kuat antara graphene dan CNT menghasilkan efek sinergis, yang menyebabkan elastisitas peregangan dan stabilitas yang lebih besar. Selain itu, aerogel baru dapat menahan suhu ekstrim, tidak seperti kebanyakan usaha pendinginan aerogel yang sebelumnya di mana aerogel menjadi kental atau rapuh saat terkena panas atau dingin.

Untuk mendemonstrasikan satu kemungkinan aplikasi, para peneliti memasang tiga aerogel yang dapat direntangkan ke persendian robot yang mirip ular. Fungsi aerogel sebagai sensor untuk memantau pergerakan dan konfigurasi robot. Tidak seperti sensor konvensional yang dapat mendeteksi hanya deformasi satu arah, sensor airgel dapat membedakan beberapa konfigurasi, menunjukkan kemungkinan generasi sensor baru dengan kemampuan untuk mengenali logika perubahan bentuk yang canggih.

Aplikasi potensial lainnya dari aerogel yang dapat diregangkan termasuk perangkat elektronik yang dapat dikenakan, aplikasi ruang angkasa, pembangkit dan penyimpanan energi, serta menggunakannya sebagai perangkat mekanik ringan, terutama pada kondisi suhu ekstrim.

“Airgel karbon karet ini membuka banyak kemungkinan,” kata Guo. “Pertama, kekuatan dan modulus Young [ukuran elastisitas tarik] dari karet karbon lebih rendah daripada elastomer polimer. Secara umum, modulus Young dari karet polimer adalah 1-2 orbital yang lebih tinggi dari pada karet karbon kita.

“Kedua, kami berusaha membuat aerogel karbon lebih kuat secara mekanis untuk menimbulkan deformasi yang sangat ekstrem dan rumit, seperti memanjang dan memuntir yang lebih tinggi. Sementara itu, lebih banyak aplikasi dari karet karbon baru ini dapat dieksplorasi dan jenis karet anorganik lainnya dapat dicapai dengan menggunakan metodologi perakitan sinergis sinergis ini. “(ikons.id)