Поиск по публикациям и новостям

Наноуглероды из металлоорганических каркасов: прорыв в технологии датчиков от томских ученых
Томский политех разработал долговечные композиты для датчиков с высокой чувствительностью к температуре

Ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ в сотрудничестве с коллегами из Китая разработали инновационную технологию создания материалов для гибких и долговечных функциональных датчиков на основе металлоорганических каркасов (MOF). Эта технология включает лазерную обработку каркасов, в результате чего они трансформируются в люминесцентные наноуглероды. Полученный композит продемонстрировал отличные эксплуатационные характеристики в качестве гибких электродов для датчиков температуры и изгиба, обладая высокой механической прочностью.

Создание мультифункциональных гибких датчиков, таких как датчики температуры и давления, открывает новые перспективы для их применения в самых различных сферах — от транспорта и энергетики до медицины. Однако в традиционных датчиках часто возникают трудности с регистрацией изменений, связанных с температурой, давлением или деформацией. Ученые ТПУ обнаружили, что лазерная обработка MOF — полимеров, активно исследуемых в настоящее время — может увеличить сигнал люминесценции до 70 раз. Используя люминесцентный сигнал для измерения температуры, можно надежно различать изменения температуры и деформацию сенсора.

Существуют и другие методы для увеличения люминесценции MOF, но они обычно требуют значительных временных затрат и сложных синтетических процессов. Предложенный учеными ТПУ способ изменения люминесцентных свойств материалов прост в применении и позволяет трансформировать MOF, содержащий цинк и органические лиганды, в высоколюминесцентные N-легированные наноуглероды. Исследования проводились под руководством профессора Евгении Шеремет из ТПУ и профессора Ранран Ванга из Шанхайского института керамики Китайской академии наук.

В рамках проекта ученые изучили конкретный тип MOF, называемый ZIF-8, и процессы, происходящие в результате его лазерной обработки. Металлоорганические каркасы ZIF-8 состоят из цинка и органических молекул, которые самоорганизуются в кристаллические структуры. Они обладают такими полезными свойствами, как большая площадь поверхности, контролируемая пористость и широкий спектр комбинаций ионов металлов и органических лигандов. Ученые ТПУ провели ряд экспериментов, чтобы установить влияние непрерывного лазерного излучения на свойства фотолюминесценции, нанося металлоорганические каркасы на различные подложки и подвергая их лазерному облучению с различной длительностью импульса.

В процессе исследования был обнаружен интересный эффект: при облучении ZIF-8 лазером можно получить материал с очень интенсивной люминесценцией вне зависимости от типа подложки. Впервые это было осуществлено с помощью лазера. В ходе исследования преобразования материала было установлено, что он превращается в легированный азотом наноуглерод и наноструктуры оксида цинка. Кроме того, при использовании гибкой полиуретановой пленки, напечатанной на 3D-принтере, произошла интеграция углерода в подложку, что сделало материал электропроводящим и механически прочным для гибкой электроники.

Полученный композит сочетает в себе свойства биомеханической податливости, чувствительности люминесценции к температуре и стойкости к многократным изгибам. Ученые также изучили возможность использования композита для датчиков температуры и деформации. Люминесценция оказалась чувствительной к температуре, а электрическое сопротивление — к деформации. При этом материал сохраняет стабильность в течение 10 тысяч циклов сгиба, что подтверждает долговечность электродов. Этот подход может быть использован для создания датчиков температуры и изгиба, где оба сигнала могут измеряться независимо.

Читать материалы по теме:

Сто тонн защиты: ТПУ заканчивает сборку противорадиационного оборудования на Сибирском кольцевом источнике фотонов

В ТПУ разрабатывают алгоритмы адресной доставки лекарств для лечения легочных заболеваний

Ускорит исследования в 300 раз: в ТПУ создали ПО для изучения горных пород с помощью ЦКП «Скиф»

Источники
ТПУ
Комментировать

Сейчас на главной

5 часов назад
Уникальный боевой лазер для уничтожения дронов разработали в России

Компактный комплекс помещается в багажнике квадроцикла

6 часов назад
«Иглу» заточили против «Бабы-Яги»: карманную ПВО оснастили новым тепловизионным прицелом

Комплекс обнаружит тяжелый гексакоптер на удалении до 1000 м

6 часов назад
Новый спецпатрон против дронов разработали для автомата Калашникова

Разработчики достигли приемлемых дальности и кучности на испытаниях

12 мар. 2025 г., 23:48:53
Стратегические ракетоносцы Ту-22М3 в сопровождении истребителей Су-30СМ и Су-27 пролетели над Баренцевым морем

На отдельных этапах их сопровождали иностранные боевые самолёты

12 мар. 2025 г., 21:21:16
Мерхаба, Туркие!: Сбер, ВТБ и МТС запустили оплату по QR-коду в Турции

У Сбербанка услуга работает в тестовом режиме

12 мар. 2025 г., 20:00:25
«Яндекс Маркет» запустил доставку «по клику» в 11 городах России

Заказы будут доставляться в течение часа с помощью курьеров «Яндекс Лавки»

12 мар. 2025 г., 19:42:20
Корабельный шестиствольный комплекс АК-306 на КамАЗе получил прицел: уникальные кадры

Скорострельность системы — до 1000 выстрелов в минуту

12 мар. 2025 г., 18:27:06
Глава АвтоВАЗа ездит, а простой народ не спешит: за два месяца купили лишь 50 автомобилей Lada Aura

В декабре АвтоВАЗ продал 190 машин

12 мар. 2025 г., 17:58:19
Судно на воздушных подушках «Валдай 45Р» выйдет на маршрут в мае 2025 года в Саратовской области

В начале лета еще одно судно проекта 23180 начнет возить пассажиров

12 мар. 2025 г., 17:54:48
ОСК «Звездочка» разрабатывает подруливающее устройство для судна «Иван Фролов»

Специалисты предприятия изготавливают оборудование для нового научно-экспедиционного судна проекта 23680

12 мар. 2025 г., 17:52:56
Стартовые ценники снизились: Kia Rio и Kia Rio X российской сборки стали доступнее

Solaris расширил линейку седанов KRS и кросс-хэтчбеков KRX

12 мар. 2025 г., 17:12:43
Почти на 100% Made in Russia: УАЗу осталось ещё 4-5% для полной локализации производства

За последние три года отечественный автогигант импортозаместил производство на 95-96%