Исследователи Сколтеха совместно с коллегами из китайских университетов создали первую эмпирическую модель, описывающую поведение датчиков на основе углеродных нанотрубок в диапазоне от –170 до +90 °C. За внешней сложностью материала скрывается единый и элегантный физический закон. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе университета.
Углеродные нанотрубки — цилиндрические структуры диаметром в несколько нанометров, свёрнутые из одного слоя атомов углерода. Они прочнее стали, проводят ток лучше меди и одновременно реагируют на деформацию, химические вещества и перепады температуры. Именно эта многофункциональность делает их перспективным материалом для «умных» датчиков — в авиации, медицине и робототехнике. Однако она же создает проблему.
«Эта мультичувствительность — обоюдоострый меч: если материал чувствителен ко всему одновременно, трудно определить, изменение какого параметра мы зафиксировали», — пояснил Никита Гордеев, аспирант программы «Физика» Сколтеха и первый автор статьи.
Команда изучила одно-, двух- и трёхфазные системы на основе нанотрубок и обнаружила, что все они подчиняются одному механизму: при криогенных температурах — прыжковому переносу заряда, при высоких — металлическому рассеянию. Суммарное поведение описывается универсальной формулой сложения сопротивлений.
«Это одно из проявлений красоты природы, когда такая сложная многофазная система подчиняется столь элегантному принципу», — отметил доцент Центра фотоники Сколтеха Дмитрий Красников.
По словам профессора Альберта Насибулина, директора Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха, волокна из нанотрубок уже стоят на пороге промышленного внедрения. Теперь, зная их поведение в экстремальных условиях — например, в авиационных конструкциях, — их можно использовать одновременно и как несущий элемент, и как встроенный датчик.
Ранее российские ученые научились создавать живые клеточные конструкции с управляемой формой.
