Роботу присвячено пошуку нових електродних матеріалів для низькотемпературних термоемісійних перетворювачів. Показано, що додавання до чистого порошкового титану вуглецевих наноструктур (ВНС) у кількості від 3 до 9% мас. та наступне їх механічне перемішування призводять до утворення композитів, які набувають нових якостей, не притаманних жодній з їх вихідних чистих складових. Так, спостерігаються суттєві зміни механічних та електричних характеристик композитів, наприклад, значні зміни (до 2 порядків величини) в їх електропровідності у вихідному стані та суттєве зростання (у 1,6–5 разів) максимальних значень електропровідності композитів за умов їх стискання у порівнянні з чистими порошком Ti та терморозпушеним графітом (ТРГ). Металеві частки виступають для провідної мережі з ВНС переважно у ролі постачальника вільних носіїв заряду, у тому числі «гарячих». Це дозволяє використовувати такі композити при створенні катодних матеріалів для низькотемпературних термоемісійних перетворювачів (ТЕП). Для таких ТЕПів важливими є як високі показники нерівноважності електронної підсистеми, так і електронна структура й геометрія поверхні, наприклад, значне аспектне співвідношення для окремо розташованих елементів поверхні, що забезпечується виходом на поверхню композиту тонких голок вуглецевих нанотрубок та тонких лез графенових площин ТРГ. В роботі проведено дослідження емісійних властивостей таких композитних матеріалів в умовах їх освітлення концентрованим сонячним промінням. Так, на зразках Ті–ТРГ за температур 170–350°C, що у 3–5 разів нижчі за робочі температури традиційних ТЕП з тугоплавких металів, спостерігалися напруга та, вперше, постійний струм у замкненому електричному колі без прикладання додаткової зовнішньої різниці потенціалів. Встановлено, що, окрім зменшення внеску термічного механізму електронної емісії на користь автоелектронного, суттєву роль відіграє вплив йонізованих залишкових газів у форвакуумній камері, особливо йонів Цезію, які забезпечують зменшення роботи виходу електронів з поверхні композитних наноструктур та компенсують просторовий заряд. Виявлено, що під впливом концентрованого сонячного випромінювання відбувається зміна морфології поверхні композитного зразка за рахунок утворення на частинках Ti великої кількості нових ВНС діаметром 20–80 нм, що також виступають в якості джерел електронної емісії, підвищуючи емісійну ефективність катоду та зменшуючи його робочу температуру через їх малу товщину та від’ємну спорідненість вуглецю в $sp^3$-гібридизованому стані до електронів.