Команда ученых из Новосибирска представила инновационные электропроводящие полимерные композиты, обладающие особой чувствительностью к механическим воздействиям. Эти новые материалы предназначены для использования в гибкой электронике, что является прорывом в данной области. В ближайшем будущем исследовательская группа планирует зарегистрировать патенты на свою разработку, а масштаб внедрения обещает сделать ее ключевой для технологической отрасли России и всего мира.
Прорывные разработки Института неорганической химии СО РАН и НГТУ
Новаторские композиты разработаны в Институте неорганической химии СО РАН при содействии Новосибирского государственного технического университета под руководством Виталия Кузнецова. По словам доктора Кузнецова, исследования в области полимерных композитов ведутся в значительных масштабах по всему миру, однако аналогов представленной новинки на рынке пока не существует. Основная цель проекта — запустить производство уникальных материалов для гибкой электроники и вывести их на мировой рынок в числе первых.
Основу материала составляют полимерные диэлектрические матрицы на основе полибензимидазола и ароматического полиамида. Одна из разработок показала рекордную устойчивость к экстремальным температурам, другая — отличную теплостойкость. Такой результат позволил расширить область использования композитов и усилить значения эксплуатационных параметров для гибких электронных устройств нового поколения.
«Мы не только создаем совершенно новые, не имеющие мировых аналогов композиционные материалы, но и всесторонне изучаем их свойства, чтобы внедрять лучшие решения в производство сенсорных и термоэлектрических элементов для гибкой электроники», — подчеркивает Виталий Кузнецов.
Финансирование исследования осуществляется Российским научным фондом, а в работе принимают участие специалисты Байкальского института природопользования СО РАН, сотрудники Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе, а также талантливые студенты НГТУ. Такое сотрудничество позволило объединить уникальный опыт ученых из разных научных школ страны, что ускорило создание материалов с уникальными характеристиками.
Чувствительность и гибкость для новых электронных устройств
Гибкая электроника предъявляет высокие требования к используемым материалам. Особенно актуальна потребность в изделиях, устойчивых к многократным деформациям. Существующие решения зачастую не выдерживают значительных изгибов и нагрузок, что существенно ограничивает сферу их применения.
Благодаря работе новосибирских ученых стали возможны композиты, которые по-настоящему реагируют на механические воздействия, что необходимо для сенсорных элементов гибкой электроники. В этих полимерных матрицах реализовано внедрение наноразмерных углеродных частиц, включая нанотрубки, графеновые производные и ультрадисперсный графит, что придает материалу требуемую электропроводимость и пластичность.
Использование данных углеродных наноматериалов открывает широкие горизонты для создания не только датчиков, реагирующих на изгибы и растяжения, но и целых комплексов интеллектуальных устройств нового типа, способных функционировать в условиях, недоступных для традиционных металлических и кремниевых материалов.
Научное сотрудничество и новые горизонты
В реализации этого масштабного проекта участвуют не только ведущие научные центры Новосибирска, но и сотрудники Байкальского института природопользования СО РАН, Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе, а также активное молодежное сообщество НГТУ. Такая глубокая объединённая научная база позволяет комплексно решать как фундаментальные задачи, так и задачи прикладного характера, что значительно ускоряет темпы внедрения инноваций в промышленность.
Российский научный фонд оказывает поддержку этому амбициозному проекту, что вселяет уверенность в успешной коммерциализации разработанных материалов. Единство усилий, энтузиазм молодых исследователей и опыт ведущих ученых позволили выйти на уровень, где российские материалы занимают лидирующие позиции по своим характеристикам и перспективам применения в глобальной индустрии гибкой электроники.
Будущее российской гибкой электроники
Развитие гибкой электроники находится в центре внимания крупнейших исследовательских центров по всему миру, а инновационные материалы являются ее ключевой составляющей. Не только Новосибирск отличается выдающимися результатами: передовые исследования параллельно ведут МФТИ, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Национальный исследовательский университет МИЭТ (НИУ МИЭТ) и их международные коллеги.
Так, например, летом 2024 года научная группа из МФТИ публично объявила о разработке уникального двумерного материала, специально адаптированного для интеграции в гибкую оптоэлектронику. А специалисты Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» воплотили в жизнь идею создания двухмерного магнита, способного превзойти по функциональности классические элементы на основе кремния, что открывает дорогу к дальнейшему миниатюризированию и повышению производительности электронных схем.
К тому же ученые из НИУ МИЭТ и их партнеры из разных стран в 2024 году создали материал с уникальной чувствительностью к изменению внешних условий при широком спектре температур. Вместе эти достижения формируют мощную научную платформу для технологической независимости России в стратегически важной области электроники и сенсорики.
Позитивные перспективы и роль молодых ученых
Результаты работы новосибирских ученых и их коллег свидетельствуют о стремлении российских научных школ задавать тон в области гибких, чувствительных и надежных композитных материалов. Особую роль здесь играют молодые исследователи: их свежий взгляд, креативные идеи и высокая мотивация оказывают огромное влияние на дальнейшее развитие отрасли и обмен опытом с зарубежными специалистами.
Перспективы интеграции новых материалов в промышленное производство крайне оптимистичны. Ведущие российские университеты и научные институты уже начинают сотрудничество с предприятиями электроники, что не только повышает конкурентоспособность отечественной продукции на мировом рынке, но и способствует формированию целых новых отраслей производства.
Таким образом, инновации, рождающиеся в стенах российских лабораторий и вузов, становятся важнейшим вкладом в будущее высокотехнологичной индустрии страны, обеспечивая устойчивое развитие, экономическую безопасность и научное лидерство России в области гибкой электроники и новых материалов.
Источник: biz.cnews.ru
