Температурный мониторинг инженерных систем стал одним из направлений исследования Сколтеха, Харбинского политехнического университета и Университета Цзянсу. Учёные представили эмпирическую модель для прогнозирования сенсорного поведения систем на основе углеродных нанотрубок при температурах от –170 °C до 90 °C.
Авторы исследовали иерархические одно-, двух- и трёхфазные системы на основе однослойных углеродных нанотрубок. В работе были объединены материалы в форме порошков, плёнок и волокон, чтобы определить ограничения их применения в качестве датчиков в экстремальных условиях.
Исследование показало, что температурная зависимость электропроводности всех трёх типов систем определяется общим механизмом. При криогенных температурах наблюдается прыжковый перенос носителей заряда, а при высоких температурах — металлическое рассеяние.
Предложенная модель позволяет отделять температурные эффекты от механических деформаций, воздействия химических веществ и других внешних факторов, на которые также реагируют материалы из углеродных нанотрубок. Это упрощает интерпретацию сигналов при мониторинге крупных инженерных систем.
«Благодаря этой работе мы теперь знаем, как меняются их сенсорные свойства при экстремальных температурах, которые испытывают крупные инженерные системы, например самолёты, и как отделить температурные эффекты от других внешних воздействий», — сообщил Альберт Насибулин, директор Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха и руководитель Лаборатории наноматериалов.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда и опубликовано в журнале Carbon.