На научно-технологической программе «Большие вызовы» в 2023 году школьники работают над созданием проводящих покрытий из серебряных и углеродных нанопроволок, которые можно будет использовать как датчики расширения и как оптически прозрачные нагревательные элементы. Применение наноматериалов открывает широкие возможности в создании новых типов сенсоров, устройств с уникальными физико-химическими свойствами. Так, с помощью проводящих нанопроволок можно создать тонкие, проводящие слои на поверхности любых полимерных или диэлектрических материалов и использовать их как датчики расширения при измерении проводимости слоя проводящих нанотрубок. В перспективе это поможет создавать роботов, способных выполнять сложные и точные движения.
Задача ребят – понять, как разрабатываются покрытия, состоящие из проводящих металлических и углеродных нанотрубок. В рамках проекта команда исследует свойства этих покрытий, такие, как проводимость, плотность нанопроволок на поверхности. Участники проекта учатся модифицировать поверхность для эффективного нанесения нанопроволок, напылять проводящие металлические контакты для исследования проводимости слоя из нанопроволок, наблюдать созданные покрытия с помощью сканирующей электронной микроскопии. Школьники под руководством наставников нанесут проводящие слои из нанопроволок на поверхность эластичного полимера и изучат проводящие свойства в зависимости от растяжения полимерной пленки.
Исследования, которые проводятся в рамках этой задачи, в перспективе могут применяться в областях роботизации для создания высокоточных роботов.
«Когда мы говорим о создании робота, который будет выполнять какие-то действия за человека, важно, чтобы его движения были максимально четкими. Прописывая его функции, важно учитывать множество нюансов: плавность, силу, резкость движений и многое другое. Робот должен буквально “чувствовать” поверхности, с которыми взаимодействует. Для этого и необходимо разрабатывать такие проводящие покрытия. Данные материалы будут имитировать ткани человека, и функции робота будут обладать максимальной точностью», – рассказал руководитель проекта, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией медицинских нанотехнологий, доцент кафедры молекулярной и трансляционной медицины МФТИ, сотрудник направления «Биоматериалы» Центра генетики и наук о жизни Научно-технологического университета «Сириус» Дмитрий Клинов.
Во время программы молодые исследователи соберут прототип датчика растяжения и продемонстрируют практический потенциал этого устройства. Участники проекта самостоятельно создадут работающий сенсор, проведут интересную исследовательскую работу на стыке химии, физики, материаловедения и в целом приобретут ценный практический опыт в конструировании устройств на основе наноматериалов и нанотехнологий.
Важность подобного опыта для своей будущей карьеры подчеркивают и сами школьники. Так, Анастасия Салихова из Москвы поделилась, какой вклад внес проект «Больших вызовов» в ее развитие как ученого:
«До “Сириуса” у меня не было опыта работы в команде. А сейчас он появился – это очень сильно поможет мне в будущем. 90% научных проектов всегда командные, и для того чтобы прийти к цели, важно работать в связке. На фестивале проектов мы представим сенсоры, которые смогут измерять перемещение и растяжение, и расскажем всем желающим о сферах их применения», – отметила школьница из Москвы Анастасия Салихова.
Работа ведется по направлению «Новые материалы». Партнерами проекта выступают Университет «Сириус», Госкорпорация «Росатом», Фонд развития Центра разработки и коммерциализации новых технологий, Госкорпорация «Ростех».
