Войти

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

10805
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
  • 09.07 16:09
  • 1148
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 09.07 13:43
  • 1
Американский WindRunner станет самым большим в мире транспортным самолетом
  • 09.07 13:20
  • 1
На Западе объяснили секрет успешного перехвата ВС России украинских «Фламинго»
  • 09.07 13:13
  • 10
О Су-57 - свежая (от 19 июня) статье MWM
  • 09.07 12:42
  • 16245
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 08.07 19:37
  • 0
Комментарий к "Почему этот самолёт не смогла сбить ни одна из 4000 выпущенных по нему ракет"
  • 08.07 18:44
  • 0
Комментарий к "Если Европа хочет спасти НАТО, то она все делает неправильно (The New York Times, США)"
  • 08.07 13:25
  • 1
Вице-премьер Мантуров оценил потребности промышленности в кадрах до 2032 года
  • 08.07 13:15
  • 1
Россия ускоряет выпуск SJ-100: на заводе запустили схему, которой раньше не было
  • 08.07 12:59
  • 1
В правительстве заявили о проблемах дальнейшего роста ОПК
  • 08.07 05:44
  • 2
На саммите НАТО Рютте призвал к «трансатлантической революции» в сфере ОПК
  • 08.07 02:52
  • 0
Комментарий к "И-16: что один истребитель говорит о логике советского авиапрома 1930-х"
  • 08.07 00:12
  • 0
Комментарий к "Открытие «южных ворот»" и "Развязать узел: как освобождение Константиновки меняет ситуацию на фронтах СВО"
  • 07.07 13:16
  • 4
«Горы старого железа»: глава MHI об идее массового выпуска БПЛА на автозаводах
  • 06.07 19:54
  • 0
Комментарий к "Порошенко: Украина должна снова удивить мир, как уже делала это после 2014 года"