2021年9月15日，中國科學院院士、中國科學技術(shù)大學教授俞書宏團隊研制出一種兼具高度可壓縮性和可拉伸性的超彈性全碳多孔材料，被稱為“碳彈簧”。

該工作提供了一種用于構(gòu)筑新型智能振動和磁性傳感器的有效途徑，并為利用其他無機組分創(chuàng)制能用于極端場合的高度可伸縮型多孔材料提供了新的策略。

多孔碳材料應用領(lǐng)域廣泛，一直是材料科學領(lǐng)域的研究熱點。機械柔韌性是決定其實際應用過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性的關(guān)鍵因素。經(jīng)過過去幾十年的大量研究，多孔碳材料的壓縮脆性問題得到了很好解決，多種高度可壓縮的彈性多孔碳材料被成功制備。然而，由于三維多孔的碳網(wǎng)絡之間連接非常脆弱，如何研制出具有可逆拉伸性能的多孔碳材料是一個大的挑戰(zhàn)。

此前，該團隊的研究人員受人類“足弓”的宏觀彈性拱形結(jié)構(gòu)啟發(fā)，借助他們發(fā)展的雙向冰模板技術(shù)，構(gòu)筑了由微拱結(jié)構(gòu)單元有序堆疊構(gòu)成的全碳多孔材料，實現(xiàn)了高度可壓縮性和超彈性。

近期，他們再次從“弓”的彈性變形機制獲取靈感，通過深入研究表明，引入的這種獨特的長程有序?qū)訝钗⒐敖Y(jié)構(gòu)，不僅可以解決多孔碳材料的壓縮脆性問題，同時還可以有效解決其拉伸脆性問題。

基于此，研究人員成功研制出這種“碳彈簧”，該“碳彈簧”可以在-60%～80%的大應變范圍內(nèi)實現(xiàn)可逆的拉伸和壓縮形變，并能完全回彈，類似于真正的金屬彈簧，這種彈性特性使其與幾乎所有先前報道的多孔碳材料區(qū)分開來。其獨特的微觀結(jié)構(gòu)和性能使其成為制造智能振動和磁性傳感器件的理想材料，所獲得的傳感器件甚至能夠在極端溫度環(huán)境下(-100℃～350℃)有效地發(fā)揮作用。