ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 3 2025 184 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ков влажности. Так, разработан гибкий датчик, способный фиксировать малейшие изменения дыхания, что имеет большое значение для медицины [3, 4]. Аналогично высокочувствительные датчики на основе композиционных материалов с углеродными нанотрубками демонстрируют короткое время отклика, это обеспечивает их пригодность для разнообразных условий эксплуатации [5]. Другие работы подтверждают эффективность использования инкапсулированных ионных жидкостей в наноструктурированных матрицах, что способствует улучшению сенсорных характеристик [6]. В настоящее время особое внимание уделяется разработке самопитаемых и биосовместимых датчиков, при этом датчики на основе оксида графена обещают энергоэффективное и высокочувствительное обнаружение [7]. Например, датчик влажности со встроенным датчиком измерения температуры, созданный на основе восстановленного оксида графена (rGO) и дисульфида молибдена (MoS2), демонстрирует широкие возможности для практического применения в реальных условиях [8]. Исследования гетероструктур TiO2-SnS2 также подчеркивают преимущества использования наноструктурных материалов для повышения эффективности сенсорных устройств [9–12]. Датчики влажности на основе оксидов металлов, таких как ZnO, TiO2 и SnO2, широко исследуются благодаря их высокой стабильности и чувствительности к изменениям влажности. Принцип их работы основан на изменении электрической ёмкости или сопротивления вследствие адсорбции молекул воды на поверхности сенсорного материала [1–3]. Среди этих материалов ZnO выделяется своей универсальностью и эффективностью для создания высокочувствительных датчиков влажности. Кроме того, регулируемые электронные свойства ZnO, достигаемые путём легирования различными элементами и контролируемого наноструктурирования, позволяют гибко адаптировать сенсорные характеристики под конкретные требования [13, 14]. Особый интерес представляет нанографитовый материал (NGM), синтезируемый экологически безопасным методом из кожуры апельсина и лимона, который способствует улучшению параметров ZnO-датчиков за счёт повышения эффективности передачи заряда, увеличения адсорбционной способности и стабильности, что соответствует принципам устойчивого развития в нанотехнологиях [10]. Современные исследования всё более акцентируют внимание на необходимости повышения скорости отклика и устойчивости к многократным циклам восстановления датчиков влажности, поскольку эти параметры являются критически важными для их эффективного функционирования в условиях реального времени [15, 16]. Как продемонстрировано в работе Уллаха и соавторов (Ullah et al.), интеграция нанографита с оксидами металлов существенно сокращает время отклика и восстановления сенсорных устройств, устраняя ограничения, характерные для традиционных материалов [17]. Аналогично исследование Чаудхари и коллег (Chaudhary et al.) выделяет значимость применения инновационных структур и новых материалов для улучшения общих рабочих характеристик датчиков влажности [18]. Кроме того, результаты, полученные Ли и соавторами (Li et al.), показывают высокую эффективность легирования ZnO нанографитом для повышения чувствительности сенсоров при различных уровнях влажности, что подтверждает перспективность данного подхода для практического применения [13]. Управление электронными свойствами за счёт введения нанографита открывает новые возможности для повышения надёжности и эффективности сенсорных систем, делая их более пригодными для интеграции в платформы систем контроля промышленного оборудования через Интернет (IoT – Internet of Things) и интеллектуальные технологические решения [14]. Несмотря на достигнутый прогресс, сохраняется острая необходимость в разработке датчиков влажности на основе ZnO с ещё более коротким временем отклика, улучшенной стабильностью и использованием экологически безопасных, масштабируемых и экономичных методов синтеза. В частности, интеграция нанографитового материала в матрицу ZnO посредством доступных и простых химических технологий остается недостаточно изученной областью, что определяет перспективы дальнейших исследований. Целью настоящей работы является преодоление существующих ограничений посредством синтеза нанокомпозитов ZnO-NGM методом химического осаждения, отличающимся низкой себестоимостью и технологической простотой.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1