俄罗斯与中国科学家开发出模型 用于预测智能传感器在极端温度下的性能

来自斯科尔科沃理工学院（Skoltech）的研究人员与哈尔滨工业大学及江苏大学的同行合作，开发出经验模型，能够描述并预测基于碳纳米管的传感器在-170°C至+90°C宽温度范围内的行为特性。该消息由作为TV BRICS合作伙伴的这所俄罗斯高校的新闻部门发布。

碳纳米管因其卓越的强度、高导电性以及能够根据温度、机械应力和化学影响等外部因素改变电学性质的能力，被广泛应用于传感器技术中。这些特性使得开发能够检测结构和设备状态变化的材料成为可能。

然而，此类材料的高灵敏度也给信号分析带来了挑战，因为传感器可能同时对多种因素做出反应，导致难以确定其响应变化的具体原因。新模型能够考量温度的影响，并将其与其他外部因素的影响区分开来，从而提高了数据解读的准确性。

在研究过程中，科研人员考察了一系列基于单壁碳纳米管的材料，涵盖了从纤维到分级三相纳米复合材料的多种形式。尽管结构各异，但所有被研究的系统都表现出了相似的、随温度变化的导电特性。

研究人员发现，在低温（深冷）环境下，电荷传输主要通过局域态之间的“跳跃”机制进行；随着温度升高，主导机制转变为具有金属电荷载流子散射特征的机制。

据研究人员介绍，这一发现有助于更深入地理解决定纳米材料性能的物理机制，并支持开发在剧烈温度波动下仍能可靠运行的传感器系统。

新开发的模型有助于工程师在设计智能材料时更准确地考量温度效应，并将温度引起的变化与其他信号波动区分开来。未来，此类技术有望应用于航空航天领域，以及其他需要在严苛工况下对结构和设备状态进行持续监测的行业。