防火又耐寒，超轻又超弹。一种超轻超弹性和极端温度耐受性强的新型碳材料——碳纳米纤维气凝胶，或将引发一场新材料领域的变革。

碳材料在冶金、化工、机械、汽车、医疗、环保、航天以及核工业等领域具有广阔应用前景，一度成为新材料研究的热门。比如作为绝缘体的金刚石、半导体的石墨、良导体的热解石墨、超导体的魔角石墨烯等，碳材料以其仿佛无限的可能性成为众多学者的研究重点。

然而研究发现，兼备轻盈、坚韧以及超弹性且可耐受极度温差的理想材料极其稀少，很多材料只是具备其中一种或者几种特性，仅能制作出毫米级的“小物件”，很难进行大尺寸样品制作。自然界中的某些生物材料，如动物体内的肌腱，虽具有良好的力学性能，但受到自身有机物属性的限制，只能在很有限的温度范围内工作。理想材料的缺乏，成了制约材料学领域发展的瓶颈。

面对这些瓶颈，科研人员采用热解化学控制法，探索出一条将结构生物材料转化为石墨碳纳米纤维气凝胶的新途径。此法结合了碳材料与生物材料两者之长，并且克服了碳纳米管和石墨烯材料的尺寸限制以及生物材料不耐高温的缺陷。据研究人员介绍：此法借鉴自然界一些天然材料结构，去除其中的氢、氧元素，只剩下碳，从而使生物材料转化为石墨材料。

经实验验证，新方法制备出的新型石墨气凝胶材料，重量轻至每立方厘米6毫克，可在200万次压缩循环后继续保持超强弹性不变形，并且在-100℃的低温到500℃的高温环境中仍能保持弹性和抗疲劳性。

从理论上讲，该材料可以实现大尺寸、大批量产品的合成。专家预测，新型碳材料中的碳纳米纤维气凝胶将会成为航空航天、微型机器人等领域的新宠。

上图为碳纳米纤维气凝胶结构图。何轩航供