Принцип работы графенового сенсора для измерения эффекта Холла. Фото: Максим Рыбин
Российские физики и инженеры создали первые серийные промышленные датчики тока, которые не имеют аналогов в мире по эффективности и миниатюризации. Над разработкой трудились специалисты научно-производственного центра «Перспективные технологии и материалы» совместно с коллегами из компании «Русграфен», МФТИ и ИПТМ РАН. Подробнее о том, в чем уникальность отечественного ноу-хау, ― в нашем материале.
Новые датчики тока были разработаны на основе графена ― тончайшего и при этом чрезвычайно прочного и упругого материала, который стоит недорого и способен выдерживать большие электрические токи. В новой работе использовался не обычный графен (то есть монослой атомов углерода), а так называемый твистованный, или скрученный: материал был синтезирован по технологии CVD (химическое газофазное осаждение), он представляет собой стопку отдельных монослоев графена, каждый из которых скручен относительно других на 15–20°. Такой графен обладает очень интересными физическими свойствами и используется в качестве основы для датчиков тока, то есть активного сенсорного элемента. Об этом ноу-хау корреспонденту «Научной России» рассказал Максим Геннадьевич Рыбин ― технический директор научно-производственного центра «Перспективные технологии и материалы», основатель и научный руководитель научно-производственной компании «Русграфен», кандидат физико-математических наук.
«В 2019 г., когда специалисты научились складывать графен в два слоя и поворачивать их относительно друг друга, в мире началась так называемая новая эра графена. Это дало старт целому направлению научных исследований под названием “твистроника”. Скрученные слои графена (в отличие от однослойного графена) обладают рядом очень интересных физических свойств, таких, например, как сверхвысокая подвижность зарядов при комнатной температуре и в воздушной атмосфере, что имеет большое значение для наблюдения в этом материале так называемого “эффекта Холла” (возникновения напряжения в перпендикулярном направлении при протекании тока и в присутствии магнитного поля), благодаря которому можно бесконтактным способом регистрировать силу тока, текущего в проводах. Это дает очень большие преимущества для использования твистованного графена в электронике и вообще везде, где есть необходимость измерять потребление электричества. Наши датчики показали более высокую производительность и эффективность по сравнению с имеющимися на рынке аналогами. <…> Мы научились синтезировать твистованный графен площадью 100 см2, а затем изготавливать из него миниатюрные устройства размером 3x3 мм. Важно, что это уже полностью готовые к применению устройства, которые прямо сейчас можно интегрировать в конечный продукт, например, в домовой электросчетчик или датчик тока в электромобиле. Таким образом, мы создали полную технологическую цепочку, начиная от синтеза материала до его реализации на базе электроники».
Подробнее ― в нашем видео.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
