Лаборатория наноматериалов Сколтеха совместно с учеными Уральского федерального университета и Института машиноведения УрО РАН представила результаты исследования, показавшего, что однослойные углеродные нанотрубки можно использовать для создания многофункциональных композитов даже при наличии структурных дефектов. При этом для улучшения характеристик требуется минимальное количество материала.
Это одна из первых экспериментальных работ, изучающих влияние дефектности однослойных нанотрубок на многофункциональные свойства композитных систем. Исследование демонстрирует, что такие наноматериалы позволяют снизить требования к их качеству при разработке высокоэффективных материалов, например полимерных компаундов.
По словам научного сотрудника Лаборатории наноматериалов Хассаана Ахмада Батта, обычно наноматериалы должны строго соответствовать установленным параметрам, чтобы обеспечить стабильные характеристики композитов. Однако оказалось, что добавление однослойных углеродных нанотрубок в количестве, близком к перколяционному порогу (около 0,005% по массе), уже значительно повышает многофункциональные свойства материала. Такой подход делает процесс производства более гибким и экономичным.
Старший преподаватель Дмитрий Красников отметил, что полученные данные превзошли ожидания. Независимость свойств от дефектности нанотрубок при столь низких концентрациях оказалась сопоставима с результатами, где применялись значительно большие количества материала. Это подтверждает преимущества однослойных нанотрубок по сравнению с многослойными аналогами и открывает перспективы для их более широкого использования в промышленности.
Руководитель Лаборатории наноматериалов Сколтеха профессор Альберт Насибулин подчеркнул, что внедрение наноматериалов в реальные производства всегда было приоритетом исследований. Благодаря сотрудничеству с партнерами из аэрокосмической отрасли удалось изучить применение однослойных нанотрубок в промышленных материалах. Они не только обеспечивают высокую прочность, но и сочетают электро- и теплопроводность с функцией самодиагностики. Такая комбинация свойств позволяет одному материалу выполнять несколько задач, снижая стоимость и повышая технологическую гибкость.
Работа, посвященная изучению перколяционного уровня добавления однослойных нанотрубок в композиты с углеродными волокнами, опубликована в журнале Polymer Composites.