Skoltech的研究人员与哈尔滨工业大学和中国江苏大学合作，发表了一项研究，提出了首个解释和预测分层三相碳纳米管系统在宽温范围内（从-170°C（-274°F）到90°C（194°F））的感测行为的实证模型。该研究已发表在《碳》杂志上。

单壁碳纳米管（SWCNETT）是先进多功能材料的骨架，可以制成粉末、薄膜或纤维。本研究结合多种形式，探讨智能材料在极端条件下作为传感器使用的实际局限性。

实践中的感应困境

“碳纳米管纤维（CNTFs）和单碳纳米碳纳米复合材料非常多功能。它们强度强、导电性强，并且能自感应变、化学物质和温度，“Skoltech物理项目博士生、该研究第一作者Nikita Gordeev解释道。“然而，这种多方面的敏感性带来了重大难题。如果材料对所有材料都敏感，很难确定导致变化的原因。区分这些信号具有挑战性，但对于理解材料具体反应的必要条件。”

团队发现，尽管结构不同，单相、双相和三相系统的温度依赖电行为受低温下跳跃的电荷载流子与高温下类似金属散射之间的竞争所主导。

Skoltech光子学中心的副教授德米特里·克拉斯尼科夫强调了这一发现的优雅：“这一统一定律存在于物理和自然科学的多个分支中。当如此复杂的多相系统遵循如此普遍的原则时，真是美极了。”

从实验室洞察到工业界

“下一代材料通过用一种材料完成目前由多种不同系统和材料处理的任务，从而简化系统。通过将研究重点放在未来将整合进市场的材料传感器上，我们确保引领其广泛采用的竞赛。为此，我们需要了解这些材料之间的相互作用、它们的局限性以及我们可以做些什么来改进，“Skoltech光子学中心的助理教授Hassaan Ahmad Butt指出。

“这项研究为即将被工业界采纳的层级碳材料奠定了基础，”Skoltech光子学中心主任兼纳米材料实验室主任Albert Nasibulin教授评论道。

“基于SWCNT的材料无疑令人印象深刻。CNTF具有极高的导电重量比，可集成到航空航天级复合材料中，作为传感器或布线，且不会损失母体材料。均相分散的SWCNT聚合物纳米复合材料提供了多功能基础，而现有一代复合材料根本无法满足。将两者结合起来，制造从零开始设计的智能材料，以提供强度、电气和热性能，并实现实时监测，是下一步。然而，它们复杂的温度依赖性行为却很难破解。”

“通过这项工作，我们现在理解了它们在大型系统（如飞机）经历的极端温度下感知性能的变化，以及如何将其与其他刺激区分开来。”

出版信息

Nikita E. Gordeev 等，多尺度三相分层碳纳米复合材料中的温度依赖电阻率，Carbon（2026）。DOI：10.1016/j.carbon.2026.121868

期刊信息：碳