Войти

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

10713
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
  • 06.01 14:24
  • 12752
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 06.01 05:13
  • 0
Комментарий к "Российские войска сбили один из последних истребителей Су-27, с помощью которых Украина хочет добиться превосходства в воздухе (Military Watch Magazine, США)"
  • 06.01 04:46
  • 8
Трамп назвал "произведением искусства" бомбардировщики, наносившие удары по Ирану
  • 06.01 04:23
  • 0
Комментарий к "Подготовка ударов по Ирану: грузовые самолёты ВВС США прибыли в Великобританию"
  • 06.01 03:11
  • 0
Комментарий к "Трамп пригрозил, что нового лидера Венесуэлы ждет судьба хуже, чем у Мадуро (The Atlantic, США)"
  • 06.01 02:17
  • 0
Комментарий к "Пять очагов напряженности (один из них в Европе), из-за которых в 2026 году может разгореться третья мировая война (Daily Star, Великобритания)"
  • 06.01 01:21
  • 1
Трамп пригрозил, что нового лидера Венесуэлы ждет судьба хуже, чем у Мадуро (The Atlantic, США)
  • 05.01 23:47
  • 3
Ковальчук оценил перспективу лететь на Марс в ближайшем будущем
  • 05.01 19:34
  • 6
ОБТ Т-90М2 «Рывок-1» – перспективный российский танк
  • 05.01 19:27
  • 3
"Уралвагонзавод" отправил в войска эшелон с новой партией танков Т-90М "Прорыв"
  • 05.01 06:44
  • 1
Израиль прикроют «Железным лучом»
  • 05.01 06:42
  • 1
В России оценили опасность комплексов Patriot словами «никакое не вундерваффе»
  • 05.01 06:40
  • 1
Российское небо — крепость: как НАТО противостоять A2/AD и системе ПВО России? (The National Interest, США)
  • 05.01 06:16
  • 1
Пять очагов напряженности (один из них в Европе), из-за которых в 2026 году может разгореться третья мировая война (Daily Star, Великобритания)
  • 05.01 04:13
  • 0
Ответы на "Российское небо — крепость: как НАТО противостоять A2/AD и системе ПВО России? (The National Interest, США)"