Исследователи из Сколтеха совместно с китайскими коллегами создали первую эмпирическую модель, которая объясняет, как ведут себя сложные системы на основе углеродных нанотрубок при экстремальных температурах. Работа опубликована в журнале Carbon.
В пресс-службе Сколтеха рассказали, что в центре внимания ученых оказались однослойные углеродные нанотрубки. Эти структуры обладают выдающейся прочностью и проводимостью, что делает их идеальной основой для многофункциональных материалов. Однако есть одна проблема: высокая чувствительность. Как пояснил аспирант Сколтеха Никита Гордеев, если материал реагирует и на деформацию, и на химикаты, и на перепады температуры, крайне сложно понять, что именно вызвало изменение сигнала.
Команде удалось разрешить это затруднение. Проанализировав поведение одно-, двух- и трехфазных систем в диапазоне от –170 °C до 90 °C, ученые обнаружили удивительную закономерность. Несмотря на структурные различия, электропроводность всех образцов описывается единым механизмом: при криогенных температурах работает прыжковый перенос заряда, а при высоких — металлическое рассеяние.
Доцент Центра фотоники Сколтеха Дмитрий Красников назвал этот результат проявлением «красоты природы», когда столь сложная система подчиняется универсальному и элегантному принципу. Профессор Альберт Насибулин отметил, что понимание температурного поведения таких материалов важно для их промышленного внедрения. В частности, волокна из нанотрубок могут интегрироваться в аэрокосмические композиты в качестве датчиков или проводки, не ухудшая свойств самого материала.
Теперь инженеры знают, как отделить температурные эффекты от других воздействий. Это позволяет создавать по-настоящему «умные» конструкции для самолетов и ракет, которые способны самостоятельно отслеживать свое состояние в режиме реального времени, что ранее было невозможно.
Ранее ученые Сколтеха разработали обновленную репортерную систему — инструмент для скрининга антибиотиков, нарушающих синтез РНК у грамотрицательных бактерий.