Pesquisadores da Rússia e China criam modelo para prever desempenho de sensores inteligentes em temperaturas extremas

Pesquisadores do Instituto Skolkovo de Ciência e Tecnologia (Skoltech), em parceria com colegas da Universidade Politécnica de Harbin e da Universidade de Jiangsu, desenvolveram um modelo empírico capaz de descrever e prever o comportamento de sensores baseados em nanotubos de carbono em uma ampla faixa de temperaturas — de -170 °C a +90 °C. A informação foi divulgada pela assessoria de imprensa do Skoltech, parceiro da TV BRICS.

Os nanotubos de carbono são amplamente usados em tecnologias sensoriais por sua alta resistência, boa condutividade elétrica e capacidade de alterar propriedades elétricas em resposta a fatores externos, como variações de temperatura, cargas mecânicas e influências químicas. Esses atributos permitem criar materiais capazes de registrar mudanças no estado de estruturas e equipamentos.

No entanto, a elevada sensibilidade desses materiais torna a análise dos sinais complexa: os sensores podem reagir simultaneamente a múltiplos fatores, dificultando identificar a causa de cada variação. O novo modelo permite isolar o efeito da temperatura, aumentando a precisão na interpretação dos dados.

Durante o estudo, os cientistas investigaram diferentes materiais baseados em nanotubos de carbono monocamada — desde fibras simples até nanocompósitos complexos de três fases organizadas hierarquicamente. Apesar das diferenças estruturais, todas as amostras apresentaram comportamento semelhante da condutividade elétrica em função da temperatura.

Os pesquisadores observaram que, em temperaturas muito baixas, a carga elétrica se move principalmente por "saltos" entre pontos localizados, enquanto em temperaturas mais altas o transporte ocorre de forma semelhante ao observado em metais convencionais.

Segundo os autores, essa regularidade ajuda a compreender os mecanismos físicos do funcionamento dos nanomateriais e a criar sensores mais confiáveis, capazes de operar em condições extremas de temperatura.

O modelo desenvolvido oferece aos engenheiros uma ferramenta para considerar com precisão os efeitos da temperatura ao projetar materiais inteligentes e distinguir esses efeitos de outras alterações nos sinais. No futuro, essas tecnologias poderão ser aplicadas nas indústrias aeroespacial, de aviação e em outros setores que demandem monitoramento contínuo de estruturas e equipamentos sob condições adversas.