Войти

Ученые нашли способ снизить трение и повысить долговечность материалов с помощью нанотехнологий

10889
0
+2
Наноструктура покрытия Mo-S-C-H после трения.
Наноструктура покрытия Mo-S-C-H после трения.
Источник изображения: rusnanonet.ru

С помощью тонких пленок — слоев различных материалов толщиной до нескольких микрометров — российские ученые НИЯУ МИФИ и Балтийского федерального университета имени И. Канта придумали способ значительно снизить трение и таким образом повысить долговечность поверхностей в механизмах. Это может стать важным открытием для многих сфер — начиная от медицины и заканчивая космической техникой.

"Тонкие пленки - это пласты веществ, которые могут иметь толщину в несколько атомных слоев; при этом их свойства значительно отличаются от свойств оригинальных веществ в макромасштабах. Их область применения расширяется постоянно, особенно при актуализации проблем наноэлектроники, оптоэлектроники, спинтроники, электро- и фотокатализа, - рассказывает Вячеслав Фоминский, научный руководитель проекта со стороны НИЯУ МИФИ. - Также следует выделить такие важные отрасли экономики, как космическое и приборное машиностроение. Перспективным развивающимся направлением является разработка микромодульных механизмов космических аппаратов, медицинской техники, приборостроения".

Решить проблемы, связанные в том числе с понижением коэффициента трения, можно с помощью халькогенидов металлов - соединений переходных металлов с серой, селеном и теллуром. Первые исследования, направленные на получение тонких пленок из таких материалов, начали появляться в восьмидесятых годах двадцатого века: исследователей привлекала их способность модифицировать свои свойства при изменении структуры и толщины нанесения слоя.

Российские ученые же в своей работе исследовали пленки, которые состояли из четырех элементов: молибдена, серы, углерода и водорода. Лазерные импульсы длительностью в десяток наносекунд, направленные на мишени из углерода и молибдена, создавали плазменные потоки из этих материалов. После этого углерод и молибден в газовой фазе реагировали с предварительно закачанным в экспериментальную камеру сероводородом, и продукт осаждался на стальную подложку. Также химически активные атомы серы и водорода могли проникать внутрь растущего покрытия. Вместе все атомы формировали тонкую пленку на металле, свойства которой существенно зависели от концентрации компонентов и режимов генерации лазерно-плазменного потока.

Этот метод, называемый реакционным импульсным лазерным осаждением, позволяет создавать более гладкие и однородные слои, а также изменять многие параметры в условиях экспериментов, что влияет и на структуры итоговых покрытий. Это очень мощный инструмент создания уникальных наноструктур, который активно развивается в некоторых исследовательских центрах (в том числе в НИЯУ МИФИ и БФУ).

В результате были получены покрытия, которые при толщине порядка 0,5 мкм обеспечивали снижение коэффициента трения больше, чем в десять раз: коэффициент трения при скольжении стального шарика по стальной пластине без применения традиционных жидких смазок не превышал 0,03 при испытаниях в нормальных условиях и при -100°С. Такие же параметры у коньков, скользящих по льду.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда и опубликовано в журнале Nanomaterials.


Наноструктура покрытия Mo-S-C-H после трения. В кругу показано образование нанопленки из нескольких атомных плоскостей, обеспечивающей очень низкое трение. Вячеслав Фоминский

Права на данный материал принадлежат RusNanoNet.ru
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 23.10 06:24
  • 0
Комментарий к "Почему мировая революция казалась большевикам событием ближайших лет"
  • 23.10 05:19
  • 0
Комментарий к "Переоценка деятельности Сталина или блажь бизнесмена?"
  • 23.10 04:44
  • 0
Комментарий к "«Гуманитарий - это тот, кто не знает математики». А если мы вообще неправильно понимаем, кто такие гуманитарии?"
  • 22.10 08:17
  • 2
WSJ: работу системы Starlink на Украине ограничил Илон Маск
  • 22.10 07:14
  • 2
Стал известен размах крыльев B-21
  • 22.10 06:37
  • 82
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 22.10 06:25
  • 1
В "Ростехе" рассказали о точности ЗРК "Цитадель"
  • 22.10 05:33
  • 0
Комментарий к "«Удомля» выходит на испытания: Тихоокеанский флот получит новый корабль"
  • 22.10 04:57
  • 0
Комментарий к "Зеленский, Европа и конец нашептываний в ухо Трампу (Financial Times, Великобритания)"
  • 22.10 04:01
  • 1
Прибалтийское легкомыслие
  • 22.10 02:02
  • 0
Комментарий к "Точный удар на девять километров, или Почему Ростех называет Т-80БВМ "ассасином""
  • 21.10 23:36
  • 0
Комментарий к "Убрать "лишних" людей и править миром: Трамп пытается не допустить "голодных игр" от Сороса"
  • 21.10 22:10
  • 0
Комментарий к "Историческая победа — Ближний Восток пал. Союзники США в панике: Москва сделала то, чего не смог Трамп"
  • 21.10 21:26
  • 0
Возможна ли ограниченная (не обязательно конвенциональная) война в Европе?
  • 21.10 21:08
  • 1
Зеленский, Европа и конец нашептываний в ухо Трампу (Financial Times, Великобритания)