Уже будучи весьма немолодым человеком, Н. Н. С. всерьез увлекся совершенствованием телеграфного дела. Так, в 1958 году он сконструировал буквопечатающий телеграфный аппарат, получивший вскоре широкое применение. Телеграммы по аппарату Сологубникова передавались путем нажатия на соответствующие клавиши, а в пункте приема текст отпечатывался на бумажной ленте посредством особого колеса.
Аппарат Сологубникова приводился в действие четырех-пудовой гирей, которую телеграфист каждые 2 минуты должен был поднимать, нажимая 10-15 раз на особую педаль.
В 1959 году Н. Н. С., по совету И. П. Баринова, приспособил для поднятия гири электрический моторчик, который включался и выключался в нужные моменты путем нажатия специальной кнопки.
«Благодаря телеграфу разные отдаленные города стали друг к дружке как будто ближе: раньше письма шли из города в город иной раз по целым неделям и даже месяцам, а телеграммы идут всего несколько часов, а то и минут. Дело-то в том, что электричество течет по проволоке очень быстро. Вот почему, благодаря телеграфам, между людьми стало больше сношений, больше всяких дел, торговых и иных».
В 1961 году Н. Н. С. сконструировал еще один телеграфный аппарат, так называемый «электрохимический» . Он (аппарат этот) состоял из передатчика и приемника, соединенных между собой 24 проводами. В передатчике каждый провод подключался к отдельной медной пластинке, а в приемнике концы проводов находились в стеклянных сосудах с кислой водой. У концов проводов были расположены буквы (почему-то латинского алфавита). Применения этот аппарат не получил, так как он требовал большого количества проводов. Впрочем, в 1962 году Н. Н. С. получил письменное предложение продать этот аппарат Англии. Он отклонил это предложение из патриотических соображений, о чем и сообщил тогдашнему русскому правительству.
Более совершенным видом телеграфной связи является передача по проводам изображений: рисунков, чертежей и текстов. Такой аппарат и был сконструирован Н. Н. С. в 1969 году. Передаваемое изображение нужно было сперва начертить на листе оловянной фольги специальными чернилами, не проводящими электрического тока. На приемном аппарате на такую же пластину укрепляли лист бумаги, пропитанной какой-то особой дрянью. Посредством специальных механизмов по изображению и, следовательно, по влажному листу бумаги скользили контактные проволочные крючки, осуществляя развертку изображения по строкам.
Правительство наше приобрело 2 таких аппарата Сологубникова для связи с Китаем с целью передачи по телеграфу китайского текста.
Семафорный оптический телеграф, разработанный Н. Н. С., был для того времени прогрессивным, но имел следующие существенные недостатки: невозможность осуществлять связь в туманные и дождливые дни, большие затраты времени на передачу известий и постоянное воровство на неохраняемой линии.
Недостатки готовых ламп для телеграфных аппаратов, малый срок их службы и частые перебои в получении их из-за границы навели Н. Н. С. на мысль наладить собственное производство их. Весною 1964 года, преодолев самые различные затруднения, Сологубников изготовил первую свою лампу, еще не чисто вакуумную (из-за трудностей откачки воздуха и отсутствия оборудования), но уже и не чисто газовую. Анод и сетка лампы Н. Н. С. были сделаны из железа, а катод – из алюминиевой проволоки, отходы которой имелись на заводе осветительных ламп в Тутаеве. Такая лампа работала 4 недели и стоила 32 рубля, тогда как аналогичная лампа французской фирмы работала неделю и стоила 250 рублей.
Подлинной страстью Н. Н. С. было часовое дело, привлекавшее его с детства. Вспоминая вещи в доме своего отца, Николая Николаевича Сологубникова-старшего, Н. Н. С. писал: «Но никакой вещи так мне не жаль, как настольных часов, бывших в доме моего отца. Они были особенно устроены, очень невелики и уютны, а представляли собой небольшой продолговатый пьедестал, наверху которого лежал бронзовый, вызолоченный мопсик, гавкающий при всяком ударении часов и представляющий весьма хорошую и смешную картину».