Новости

Создание новых материалов: о современных технологиях и перспективных проектах рассказали ученые ТПУ

02 декабря 2020 Рубрика: Исследования и разработки, Новости организаций Ключевые слова: ТПУ, новые материалы, возобновляемая энергетика

Коллектив научно-исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» (НИЦ ФМКМ) Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ провел исследование в области разработки новых материалов для возобновляемой энергетики на примере нано- и микроструктурированных гибких пьезополимерных нано- и микрогенераторов, а также биоактивных материалов на основе ВЧ-магнетронных кальций-фосфатных покрытий.

Исследования коллектив проводил в условиях изоляции и ограниченного доступа к оборудованию под руководством директора Научно- исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» Томского политеха Романа Сурменева. Результаты работы опубликованы в журналах, импакт-фактор которых в совокупности превышает 20.

«Российские научные коллективы довольно часто публикуют результаты своих исследований в коллаборации с зарубежными коллегами. Отдельно можно выделить работы, которые подготовлены только российскими учеными, которые вышли в журнале с высоким импакт-фактором, — говорит Роман Сурменев. — И наш коллектив может похвастаться такими статьями. Так, в обзорной работе в Nano Energy отражены последние достижения в области разработки новых материалов для возобновляемой энергетики на основе нано- или микроструктурированных гибких пьезополимерных нано- и микрогенераторов».

Нано- и микроразмерные устройства имеют большой потенциал для практического использования в химии, физике, биологии, материаловедении, медицине. Основой нано- и микротехнологий является класс устройств, известных как наноэлектромеханические системы (NEMS) или микроэлектромеханические системы (MEMS). С развитием технологий изготовление полимерных микроструктур, в частности, на основе поливинилиденфторида (ПВДФ), становится более перспективным по сравнению с традиционными материалами. ПВДФ является термопластичным фторированным полимером и характеризуется высокой химической стойкостью в широком диапазоне температур.

В статье политехники обобщили последние достижения по использованию мембран из анодированного оксида алюминия (AAO) в качестве шаблонов для получения пьезоэлектрических нано- или микрогенераторов на основе ПВДФ или поливинилиденфторид-трифторэтилена (ПВДФ-ТрФЭ). Эти материалы применяются в биомедицинских приложениях, устройствах для генерации возобновляемой энергии в результате человеческой дневной активности, а также для изготовления сенсоров.

Характеристики полученных устройств для накопления энергии и других применений могут быть значительно улучшены в случае использования нано- и микроструктурированных пьезополимерных поверхностей по сравнению с обычными пленками того же материала. Механизмы улучшения электрофизических свойств ПВДФ и его сополимеров в нано- и микромасштабах также описаны в статье.

«Помимо экспериментальных результатов, теоретические расчеты и компьютерное моделирование пьезоэлектрического отклика и генерируемой электрической энергии вследствие пьезо- и пироэлектрического эффектов также демонстрируют превосходство нано- и микроструктурных полимерных наногенераторов, — отмечают авторы статьи. — Можно сделать вывод, что нано- и микроструктурирование поверхности пьезополимеров делает их более перспективными для применения в различных устройствах: регистрации физиологических показателей организма человека (пульс, давление), измерения деформации, температуры или силы, разработки пьезоэлектрических генераторов, а также интеллектуальных систем доставки лекарств».

Результаты опубликованы в двух обзорных работах в журналах Nano Energy (Q1, IF: 16,6; CiteScore 23,1) и Ceramics International (Q1, IF: 3,83; CiteScore 6,1).

Добавить комментарий

  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31