Войти

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

10649
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
  • 07.09 20:16
  • 0
О необходимости для русских (точнее, россиян - как нации, а не как этносу) сделать выбор.
  • 07.09 20:08
  • 10433
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 07.09 18:05
  • 0
О Путине, Ильине, и фашизме: "Иван Ильин. Любимый философ Путина и война", и не только.
  • 07.09 16:14
  • 1
Росавиация одобрила расширение возможностей двигателя для летных испытаний Ил-114 - ОДК
  • 07.09 13:06
  • 38
ChatGPT-4 и нейросети (ИИ) спешат на помощь ГШ ВС РФ и Российской армии
  • 06.09 20:06
  • 45
МС-21 готовится к первому полету
  • 06.09 16:27
  • 63
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 06.09 14:52
  • 171
Путин и отношения с Азербайджаном: фокус на Южном Кавказе (Al Mayadeen, Ливан)
  • 06.09 08:25
  • 1
Об опыте СВО применительно к тактической авиации и ПВО
  • 06.09 03:05
  • 0
Об опыте применительно к СВО
  • 05.09 21:23
  • 0
Об опыте СВО применительно к бронетехнике. В первую очередь - к танкам.
  • 05.09 06:47
  • 0
Комментарий к "На фоне взятого Китаем курса на новый миропорядок сравним военную мощь НАТО с силами Пекина, Москвы и Пхеньяна (Daily Mail, Великобритания)"
  • 05.09 01:43
  • 0
Комментарий к "В России восхитились созданной с учетом опыта СВО китайской «Арматой»"
  • 05.09 01:11
  • 0
Комментарий к "Генерал США пригрозил России, Китаю и КНДР «выламыванием дверей»"
  • 05.09 00:14
  • 0
Комментарий к "Эксперт Степанов: показанная в КНР МБР "Восточный ветер" стала маркером перемен"