斯科尔科沃理工学院表示,该校科研团队与来自中国和伊朗的研究人员合作,在基于碳纳米管纤维(CNTF)的高精度传感器研发方面取得进展。相关论文已发表于《iScience》,研究首次对CNTF传感器在环氧基聚合物纳米复合材料(分散有碳纳米管)制造过程监测及成品阶段性能监测的“双阶段”应用准确性进行了定量评估。

研究人员指出,这一结果为开发面向高精度实时传感的先进碳基材料提供了新的技术路径。

论文提到,现有监测方案中常见的光纤或压电传感器并不适用于聚合物复合材料的双阶段监测;同时,这类传感器在嵌入复合材料结构后,往往会削弱成品材料的机械性能,从而增加失效风险。

论文第一作者、斯科尔科沃理工学院材料科学与工程项目博士生谢尔盖·沙德罗夫(Sergei Shadrov)表示,该研究使碳纳米管纤维从“有潜力的材料”进一步成为可直接用于高精度测量的传感器,从而既可监测聚合物基体固化过程,也可在后续阶段测量成品复合材料的性能。

斯科尔科沃理工学院光子学中心纳米材料实验室助理教授、共同作者哈桑·艾哈迈德·巴特(Hassaan Ahmad Butt)称,研究工作的重点在于对CNTF传感器在双阶段监测中的准确性进行评估。论文给出的对比显示,市售传感器误差通常从2%起,而CNTF传感器在最不利情况下的最大测量误差为0.1%。
研究还显示,CNTF传感器可采用标准两点法实现高精度测量,无需更复杂的四点法。研究人员认为,这一简化有助于降低设备需求与成本,并提升技术在工业场景中的可推广性。
斯科尔科沃理工学院光子学中心主任、纳米材料实验室负责人阿尔伯特·纳西布林(Albert Nasibulin)表示,测量精度的提升与CNTF的形态结构有关:纤维表面可与聚合物基体内的导电碳纳米管网络形成直接电接触,从而有效消除接触电阻并提高测量准确性。
