Поведение датчиков на основе углеродных нанотрубок предсказали с помощью новой модели
Исследователи из Сколтеха (входит в группу ВЭБ.РФ) совместно с коллегами из Харбинского политехнического университета и Университета Цзянсу (Китай) опубликовали работу, в которой представили первую эмпирическую модель для объяснения и прогнозирования сенсорного поведения иерархических трехфазных систем на основе углеродных нанотрубок в широком диапазоне температур (от –170 °C до 90 °C).
Однослойные углеродные нанотрубки считаются основой передовых многофункциональных материалов и могут производиться в виде порошков, пленок или волокон. В этом исследовании авторы объединили несколько форм, чтобы определить практические ограничения «умных» материалов, которые могут повлиять на их применение в качестве датчиков в экстремальных условиях. Исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда, опубликовано в журнале Carbon.
«Волокна из однослойных углеродных нанотрубок и нанокомпозиты на их основе — это универсальные материалы. Они прочные, обладают высокой проводимостью и чувствительны к механической деформации, химическим веществам и перепадам температуры, — поясняет Никита Гордеев, аспирант программы «Физика» Сколтеха и первый автор статьи. — Однако эта мульти-чувствительность — обоюдоострый меч: если материал чувствителен ко всему одновременно, трудно определить, изменение какого параметра мы зафиксировали. Разделять такие сигналы — сложная задача, но ее решение позволяет понять, на что именно реагирует материал».
Команде удалось выяснить, что, несмотря на структурные различия, температурная зависимость электропроводности одно-, двух- и трехфазных систем подчиняется одному и тому же фундаментальному механизму: прыжковому переносу носителей заряда при криогенных температурах и металлическому рассеянию при высоких температурах.
Доцент Центра фотоники Сколтеха Дмитрий Красников подчеркнул простоту и универсальность этого результата: «Полученный, по сути, закон сложения сопротивлений встречается во многих разделах физики и естественных наук. Это одно из проявлений красоты природы, когда такая сложная многофазная система подчиняется столь универсальному и элегантному принципу».
«Материалы нового поколения позволяют упростить инженерные системы, используя один материал для выполнения задач, которые сегодня решаются набором различных систем и материалов. Нацеливая исследования на создание датчиков, которые в будущем будут интегрированы в рыночные продукты, мы обеспечиваем себе лидерство в их широкомасштабном внедрении. Для этого нам нужно понимать, как эти материалы взаимодействуют друг с другом, каковы их ограничения и что мы можем сделать для их улучшения», — отметил доцент Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха Хассаан Ахмад Батт.
«Это исследование закладывает базис работы с иерархическими углеродными материалами, которые уже находятся на пороге промышленного внедрения, — комментирует профессор Альберт Насибулин, директор Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха и руководитель Лаборатории наноматериалов. — Материалы на основе однослойных углеродных нанотрубок, бесспорно, впечатляют. Волокна из углеродных нанотрубок обладают исключительно высокой удельной проводимостью и могут быть интегрированы в аэрокосмические композиты в качестве датчиков или проводки без ущерба для материала-носителя. Равномерно диспергированные полимерные нанокомпозиты с однослойными углеродными нанотрубками обеспечивают многофункциональную основу, которую современное поколение композитов просто не может предоставить. Объединение этих двух подходов для создания „умных“ материалов, с самого начала спроектированных для обеспечения прочности, электрических и тепловых характеристик и мониторинга в реальном времени, — это следующий шаг. Однако понимание их сложного температурного поведения — уже другой уровень сложности. Благодаря этой работе мы теперь знаем, как меняются их сенсорные свойства при экстремальных температурах, которые испытывают крупные инженерные системы, например самолеты, и как отделить температурные эффекты от других внешних воздействий».
Telegram 
Дзен 
VK В позднеантичном Риме императорским указом мужчинам запретили носить длинные волосы. Автор нового исследования пришел к выводу, что введение этого запрета объяснялось необходимостью сохранения римской идентичности в условиях усиливающегося распада империи и нарастающего торжества варваров.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Коллектив российских ученых из Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН и МФТИ впервые детально описал синоптическую изменчивость плюма реки Печоры, который формируется в юго-восточной части Баренцева моря, называемой Печорским морем. Исследование показало, что эта опресненная водная масса способна резко разрастаться до площади 55 тысяч квадратных километров (более 60 процентов всего Печорского моря) не только во время весеннего половодья, когда речной сток максимален, но и в любой месяц лета, при условии что на нее воздействует ветер подходящего направления и скорости. Более того, ученые зафиксировали два редких, но регулярных явления: «линзы» пресной воды, отсоединившиеся от основного плюма, которые дрейфуют на сотни километров к Новой Земле, и частые затоки печорских вод в Карское море через пролив Карские Ворота.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
В позднеантичном Риме императорским указом мужчинам запретили носить длинные волосы. Автор нового исследования пришел к выводу, что введение этого запрета объяснялось необходимостью сохранения римской идентичности в условиях усиливающегося распада империи и нарастающего торжества варваров.
Авторы нового исследования выяснили, что жители каменного века начали целенаправленно менять окружающую среду в южной части Норвегии задолго до появления земледелия. Приблизительно 7000 лет назад они переселили рыбу в одно из горных озер и таким образом создали новый источник пищи, а затем построили сложную систему ловушек, которая прослужила не одно столетие.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Видеосервисы стали неотъемлемой частью жизни россиян. В 2026 году охваты большинства платформ продолжают расти, в том числе YouTube.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно