Войти

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

10695
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
  • 08.12 23:24
  • 11888
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 08.12 19:32
  • 0
Еще один (технический)ответ на "Хватит ли сил России на войну с НАТО?"
  • 08.12 17:20
  • 0
Инфантилизм западных элит и его возможные последствия
  • 08.12 17:10
  • 0
Рубеж преткновения
  • 08.12 16:17
  • 19
"Вампиры" против "Гераней" на Украине
  • 08.12 13:00
  • 9
В США российский Т-14 «Армата» описали одним словом
  • 08.12 11:53
  • 2
Госкомвоенпром Республики Беларусь: новые ЗРК "Тор-М2" на шасси ОАО "МЗКТ" прибыли в войска
  • 08.12 09:29
  • 1
«Герани» с ракетами осложнили использование ВС ВСУ истребителей F-16
  • 08.12 09:22
  • 34
Украина получит два 35-мм зенитных артиллерийских комплекса Rheinmetall Skynex
  • 08.12 03:57
  • 0
Ответ на "«Снести континент с лица земли». Хватит ли сил России на войну с НАТО?"
  • 07.12 19:28
  • 1
«Снести континент с лица земли». Хватит ли сил России на войну с НАТО?
  • 07.12 10:18
  • 1
В Китае испытали прототип первой ступени ракеты-носителя Zhuque-3 VTVL-1 на метане с возвратом в точку старта
  • 07.12 08:55
  • 1548
Корпорация "Иркут" до конца 2018 года поставит ВКС РФ более 30 истребителей Су-30СМ
  • 07.12 05:33
  • 57
Продолжается разработка перспективного тяжёлого транспортного самолёта "Слон"
  • 07.12 01:39
  • 1
Комментарий к "На Западе назвали главное преимущество Су-57 перед F-35"