Актуальность Актуальность проекта обусловлена необходимостью создания нового поколения интеллектуальных полимерных композитов на основе углеродных нанотрубок (УНТ) и восстановленного оксида графена (ВОГ). Эти материалы являются основой к технологическому прорыву в гибкой электронике и мягкой робототехнике, так как позволяют интегрировать в одну легкую и прочную систему несколько критически важных функций. На их основе создаются высокочувствительные и долговечные тензодатчики для прогнозного обслуживания конструкций и носимой диагностики, энергоэффективные саморегулирующиеся нагреватели для повышения безопасности, а также эффективные электромагнитные экраны для защиты оборудования. Таким образом, проект направлен на решение стратегической задачи импортозамещения и развития передовых отраслей — от аэрокосмической индустрии до биомедицины, обеспечивая переход от пассивных материалов к адаптивным многофункциональным системам. Проблема Проблема, на решение которой направлен проект, заключается в создания легких, гибких и многофункциональных полимерных композитов (МПК). Существующие материалы, такие как традиционные металлические тензорезисторы или полимерные композиты с углеродной сажей, не могут одновременно обеспечить высокую чувствительность, долговечность при циклических нагрузках, энергоэффективное саморегулирование и эффективное экранирование. Это приводит к необходимости использования нескольких разнородных компонентов, что увеличивает вес, сложность и стоимость конечных изделий в критически важных отраслях: аэрокосмической, автомобилестроении, гибкой и носимой электронике. Зависимость от импортных решений и отсутствие отечественных технологий для получения стабильных и воспроизводимых нанокомпозитов с заданным комплексом свойств ограничивает развитие перспективных направлений, требующих интеграции сенсорных, исполнительных и защитных функций в единый материал. Цель Целью проекта является разработка многофункциональных полимерных нанокомпозитов на основе углеродных нанотрубок и восстановленного оксида графена, интегрирующих в едином материале функции тензочувствительного сенсора, саморегулирующегося нагревателя и электромагнитного экрана. Для этого планируется создать уникальную методику получения стабильных и воспроизводимых композиционных систем с контролируемой дисперсностью наполнителя в полимерной матрице. Итогом станет создание экспериментальной технологии, обеспечивающей переход от импортозависимых компонентов к отечественным интеллектуальным материалам нового поколения. Задачи 1. Разработка и оптимизация методов химической и физической модификации поверхности углеродных нанотрубок (УНТ) и восстановленного оксида графена (ВОГ) для улучшения их диспергируемости и адгезии к выбранным полимерным матрицам. 2. Создание и отработка технологической методики получения однородных нанокомпозитов (ультразвуковое смешивание, механоактивация) с варьированием типа, соотношения наполнителей и режимов обработки. 3. Изготовление серии лабораторных образцов-прототипов в формах, пригодных для испытаний (пленки, покрытия), с систематическим изменением ключевых параметров состава. 4. Комплексное исследование функциональных свойств полученных материалов. Измерение пьезорезистивного эффекта для оценки тензочувствительности, изучение вольт-амперных характеристик (ВАХ) и эффекта саморегулирования для нагревателей, определение эффективности экранирования электромагнитных помех в заданном частотном диапазоне. 5. Анализ полученных данных, установление корреляций «состав – структура – свойства» и определение оптимальных рецептур и технологических режимов для достижения целевых показателей по каждому функциональному назначению. Результат Ожидаемым продуктовым результатом этого 1 учебного семестра является создание демонстрационного образца нового полимерного композита с добавлением углеродных наночастиц (трубок и графена), который сможет выполнять несколько функций одновременно. В течение 1 семестра планируется получить лабораторные образцы материала в виде гибких плёнок, проверить их основные свойства — способность изменять электрическое сопротивление при растяжении (для датчиков), равномерно нагреваться и защищать от электромагнитных помех. Итогом работы станет не только сам образец, но и подробный отчёт с описанием методики его получения и результатов испытаний, а также устный доклад с презентацией, подготовленный для защиты проекта. Этот результат продемонстрирует практическое освоение методов создания и исследования «умных» материалов. Партнёры проекта — ***
