Войти

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

10863
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
  • 02.10 03:57
  • 1
Путин поставил кабмину новую задачу в сфере искусственного интеллекта
  • 02.10 03:47
  • 1
Вашингтон обозначил неугодные ему страны НАТО
  • 01.10 21:10
  • 1
В Ленинградской области испытали новейший боевой лазер для борьбы с БПЛА
  • 01.10 21:05
  • 0
Комметарий к "China.com (Китай): что делать, когда нет денег? Еще раз продать Китаю самолеты Су"
  • 01.10 16:56
  • 0
«НАТО 3.0»: По какому принципу Вашингтон делит союзников
  • 01.10 14:51
  • 8
China.com (Китай): что делать, когда нет денег? Еще раз продать Китаю самолеты Су
  • 01.10 14:44
  • 2
Вуз не должен быть сам по себе: КНР готовит реформу системы высшего образования
  • 01.10 14:23
  • 1
Главком ВВСУ: украинские истребители F-16 сбили тысячи целей
  • 01.10 14:15
  • 1
Российские «Герани» вывели из строя украинские F-16
  • 01.10 14:13
  • 16410
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 01.10 11:59
  • 1
«Перемирие сейчас — смерти подобно»: договорятся ли Москва и Киев о прекращении огня по энергообъектам
  • 01.10 04:23
  • 0
Комментарий к "Снять санкции, захлопнуть дверь НАТО: как Трамп и Путин достигнут согласия по Украине (Washington Examiner, США)"
  • 01.10 03:54
  • 1
В Китае создана модель лидара по обнаружению F-35 на определённом расстоянии
  • 01.10 03:45
  • 1
Создана версия дрона Supercam S180 с возможностью оперативного картографирования
  • 01.10 03:32
  • 1
Снять санкции, захлопнуть дверь НАТО: как Трамп и Путин достигнут согласия по Украине (Washington Examiner, США)