Российские ученые «нарисовали» нанотрубками компонент для технологий 6G

Углеродные нанотрубки — материал дорогой и сложный в обработке. Обычно при создании устройств до 90% уходит в отходы, а качество оставшихся падает. Ученые из Россия и Китая нашли способ наносить нанотрубки сразу узором и почти без потерь. Это позволило создать сверхчувствительный датчик деформации и линзу для будущих сетей 6G.

Узор из нанотрубок повторяет геометрию трафарета с точностью до 100 микрометров

Источник: Никита Рагинов и др./Light: Advanced Manufacturing

Ученые из ведущих российских вузов и научных центров разработали способ наносить узор из углеродных нанотрубок без потерь дорогостоящего материала. Они создали датчик деформации в 3 раза чувствительнее аналогов и растяжимую линзу для управления терагерцовым излучением в сетях 6G, сообщили в пресс-службе Сколтеха.

Традиционно нанотрубки наносят сплошным слоем, а затем вытравливают «лишнее». При этом теряется до 90% дорогостоящего материала, а оставшиеся нанотрубки теряют качество. Новый метод позволяет осаждать узор в один этап.

Ключевая идея пришла из аэрозольной науки: однослойные углеродные нанотрубки настолько легкие, что их инерцией можно пренебречь, поэтому они следуют за потоком несущего газа. Совместив этот принцип со структурированием мембраны, мы позволяем самому потоку газа «рисовать» узор. По сути, мы превращаем фундаментальное свойство аэрозоля в инструмент прецизионного производства

Альберт Насибулин

директор Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха, профессор РАН

Исследователи берут нитроцеллюлозную мембрану и прессуют ее горячим металлическим трафаретом. Под давлением около 200 мегапаскалей трафарет запечатывает поры фильтра в тех местах, где нанотрубки не должны оседать. Затем через мембрану пропускают газ с аэрозолем нанотрубок — они оседают только на открытых участках. Никаких растворителей, посторонних веществ и потерь материала. Шаблон можно использовать многократно.

Датчик деформации из нанотрубок в 3 раза чувствительнее аналогов

Источник: Freepik

Новый метод уже применили на практике. Первое устройство — датчик механической деформации. Узор в форме змейки-меандра меняет проводимость при растяжении. Чувствительность оказалась в 3 раза выше, чем у аналогов. Второе устройство — растяжимая линза для управления терагерцовым излучением. Такие линзы нужны для кодирования информации в перспективных беспроводных системах 6G. Исследователи также видят применение в прозрачных проводниках, биоэлектродах и нагревательных сетках.

В разработке технологии приняли участие ученые Сколтеха, Московского физико-технического института, ИТМО, Института общей физики РАН, а также Харбинского технологического института (Китай). Работа поддержана РНФ и опубликована в Light: Advanced Manufacturing.

Ранее Наука Mail писала о том, что физики МФТИ выяснили, что специально созданные дефекты в углеродных нанотрубках помогают управлять их свойствами.