Команда студентов Физического факультета Новосибирского государственного университета под руководством Тимура Гареева изобрела новый перспективный датчик влажности: на данный момент разработано устройство прибора, создан прототип и предложена сенсорная матрица на основе графена и наночастиц оксида олова. Проект стал одним из победителей всероссийского конкурса «Студенческий стартап», реализуемого Фондом содействия инновациям, и получит грант 1 млн рублей на дальнейшее развитие. Сейчас студенческая команда занимается совершенствованием прототипа с учетом требований потенциальных заказчиков, до конца года планирует завершить эти работы и приступить к разработке дизайна.
Графен – углеродный материал, обладающий превосходными свойствами благодаря своей структуре: все атомы его кристаллической решетки лежат в одной плоскости. Это обеспечивает превосходную электронную проводимость, высокую теплопроводность и прочность. И несмотря на его уникальность, широкого применения графен еще не нашел.
Датчиков влажности на основе графена сегодня нет не только на российском, но и на мировом рынке. Между тем потребность в датчиках, способных выдерживать экстремальные температуры, влажность и давление, обеспечивая при этом точные и надежные измерения, в таких технологичных отраслях, как, например, химическая, очень высока.
Созданием нового перспективного прибора Тимур Гареев занимается вместе с командой, в которую вошли студенты физфака НГУ Кирилл Артишевский, Олег Зайцев и Александра Богомолова, с 2023 года, тогда часть ребят принимала участие в акселерационной программе .catalyst на базе НГУ. Работа все это время ведется под руководством д.ф.-м.н. Дмитрия Смовжа в молодежной лаборатории синтеза новых материалов Института теплофизики СО РАН. Сегодня на научно-технической базе данной лаборатории проходит этап оптимизации сенсорных свойств графена, то есть создается, подбирается такая его поверхность, которая позволит достигать наибольшей чувствительности и скорости работы датчика.
— Идея проекта родилась во время работы. Обсуждали с будущей командой результаты статьи про изменения свойств графена при взаимодействии с водой, написанной коллегами в нашей лаборатории. Думать в сторону датчика влажности было просто, поскольку в нашей лаборатории активно развивается направление чувствительных анализаторов. Кроме того, имелись все инструменты и экспериментальные установки для реализации этого проекта. Так что нас легко увлекла идея именно влагочувствительных сенсоров, — рассказал Тимур Гареев.
Команда разработчиков нового прибора модифицирует поверхность графена, добавляя наночастицы оксида олова, что повышает его сенсорные свойства. За счет высокой теплоемкости графена удается добиться скорости отклика на изменение влажности менее 1 секунды.
Полученный грант пойдет на оплату объемной работы по разработке датчика: усовершенствование процесса производства композита, анализ его свойств, сборку прототипов. Это поможет выйти на первые продажи уже к осени 2025 года, показать будущим инвесторам жизнеспособность и востребованность разработки, которая будет гораздо дешевле и эффективнее тех, что используются предприятиями на текущий момент. Основными потребителями таких приборов станут предприятия химической, металлообрабатывающей, нефтяной, сельскохозяйственной и пищевой промышленности.
