Войти

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

10793
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
  • 18.06 18:26
  • 16095
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 18.06 16:22
  • 0
Комментарий к "Журналист рассказал о «свинцовом облаке» для защиты ядерных ракет"
  • 18.06 16:09
  • 1138
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 18.06 05:40
  • 1
Военкор призвал наносить удары по мостам и ликвидировать руководство Украины
  • 18.06 02:12
  • 0
О Черноморском флоте в ходе СВО. Ценность, участие, потери.
  • 17.06 19:15
  • 0
Ответ на вопрос о целесообразности модернизаций ПЛА в Dzen'е
  • 17.06 17:24
  • 11
Запад готовится к превентивным ударам по базам ВМФ России, заявил Патрушев
  • 17.06 09:54
  • 1
НАСА профинансирует создание спутника-инспектора
  • 17.06 06:01
  • 0
Комментарий к "Польша приостановила передачу советских истребителей МиГ-29 Украине"
  • 17.06 05:52
  • 0
Комментарий к "У России предостаточно баллистических ракет. Украина не знает, как их остановить (The New York Times, США)"
  • 17.06 04:50
  • 0
Комментарий к "Эрих Вад о конфликте на Украине: "Это мясорубка, как Верден в 1916 году" (Berliner Zeitung, Германия)"
  • 16.06 23:28
  • 0
Комментарий к "Киев хочет получить $20 млрд, чтобы заставить Россию "гореть" (Politico, США)"
  • 16.06 19:23
  • 0
Комментарий к "Игнат: ЗРК Patriot сумели перехватить меньше половины российской баллистики"
  • 16.06 15:59
  • 1
Игнат: ЗРК Patriot сумели перехватить меньше половины российской баллистики
  • 16.06 01:50
  • 1
На кону статус игрока номер один. "Большая пятерка" в борьбе за Ближний Восток (Interia, Польша)