Войти

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

10853
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
  • 18.09 02:09
  • 1
Шойгу назвал рейдерским захватом действия Армении с инвестициями России
  • 18.09 00:27
  • 2
Польша признала давление США и НАТО в вопросе поставок оружия Украине
  • 18.09 00:04
  • 1
Россия прекратит производство самолетов Ан-148
  • 17.09 23:51
  • 1
Бразилия приостановила закупку второй партии вертолетов Ми-35
  • 17.09 19:17
  • 1
Фон дер Ляйен: расходы на оборону в ЕС за пять лет выросли почти на 80%
  • 17.09 17:47
  • 0
Комментарий к "Оборона Европы рушится"
  • 17.09 13:28
  • 0
Разница в подходах
  • 17.09 10:33
  • 1
Корвет РФ выпустил сигнальные ракеты в сторону датского вертолета. Что известно
  • 17.09 01:59
  • 1
Оборона Европы рушится
  • 16.09 21:22
  • 0
Комментарий к "Путин пригрозил Европе войной, если на Украину будут введены миротворческие войска (The Washington Post, США)"
  • 16.09 20:18
  • 0
Комментарий к "Новое оружие России уже изменило ход СВО. На Западе признали его эффективность и назвали полной неожиданностью для ВСУ"
  • 16.09 19:02
  • 0
Комментарий к "Украинский след"
  • 16.09 18:20
  • 1
Россия может создать многоразовый лунный аппарат нового типа к 2040 году
  • 16.09 17:49
  • 2
Начальник бронетанкового управления МО РБ: современному танку альтернативы в ближайшей перспективе не будет
  • 16.09 11:03
  • 0
Украинский след