Científicos de Rusia y China desarrollan un modelo para predecir el funcionamiento de sensores inteligentes a temperaturas extremas

Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Skólkovo (Skoltech), en colaboración con científicos del Instituto Politécnico de Harbin y de la Universidad de Jiangsu, desarrollaron un modelo empírico capaz de describir y predecir el comportamiento de sensores basados en nanotubos de carbono en un amplio rango de temperaturas, desde −170 °C hasta +90 °C. Así lo informó el servicio de prensa de la universidad rusa, socio de TV BRICS.

Los nanotubos de carbono se utilizan ampliamente en tecnologías de sensores gracias a su alta resistencia, excelente conductividad eléctrica y capacidad para modificar sus propiedades eléctricas en respuesta a factores externos, como la temperatura, las cargas mecánicas o los agentes químicos. Estas características permiten desarrollar materiales capaces de detectar cambios en el estado de estructuras y equipos.

Sin embargo, su elevada sensibilidad también dificulta el análisis de las señales, ya que un mismo sensor puede responder simultáneamente a varios factores, lo que complica identificar el origen de una variación. El nuevo modelo permite aislar el efecto de la temperatura de otras influencias externas, mejorando así la precisión en la interpretación de los datos.

Durante el estudio, los científicos analizaron distintos materiales elaborados con nanotubos de carbono de pared simple, desde fibras hasta nanocompuestos jerárquicos trifásicos. A pesar de las diferencias estructurales, todos los materiales mostraron un comportamiento similar en cuanto a la dependencia de la conductividad eléctrica respecto de la temperatura.

Los investigadores determinaron que, a temperaturas criogénicas, el transporte de carga se produce principalmente mediante un mecanismo de salto entre estados localizados. A medida que aumenta la temperatura, comienza a predominar un mecanismo característico de la dispersión de los portadores de carga propia de los materiales metálicos.

Según los autores, este hallazgo permite comprender mejor los mecanismos físicos que rigen el funcionamiento de los nanomateriales y contribuir al desarrollo de sistemas de sensores más fiables, capaces de operar en condiciones de grandes variaciones térmicas.

El modelo desarrollado también permitirá a los ingenieros evaluar con mayor precisión el efecto de la temperatura durante el diseño de materiales inteligentes y diferenciar las variaciones térmicas de otros cambios en la señal. En el futuro, esta tecnología podría aplicarse en los sectores aeronáutico y aeroespacial, así como en otras industrias donde sea necesario supervisar de forma continua el estado de estructuras y equipos en condiciones extremas.