Войти

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

10813
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
  • 23.07 23:58
  • 0
Почти что ч. 3 - комментарий к "Пробить броню «Тигра»: как Красная армия научилась справляться с германским «зверинцем»"
  • 23.07 22:33
  • 16331
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 23.07 21:16
  • 0
Комментарий ко 2-ой части - "Танковые наступательные операции в эпоху дронов"
  • 23.07 20:21
  • 0
Комментарий к 1-ой части - "Нерадостное будущее бронированных монстров. Танкам пора на покой"
  • 23.07 12:09
  • 1
В зоне СВО появился модернизированный «Штурмовик»
  • 23.07 11:56
  • 1
ТОС из рукава: в войсках создан тяжелый огнеметный спецназ
  • 23.07 04:45
  • 0
Комментарий к "Математика и Бог: почему точные науки ведут к вере, а не от неё"
  • 22.07 20:42
  • 0
Комментарий к "Почему я не коммунист"
  • 22.07 18:54
  • 1
Создание «Рассвета» выходит на быстрый темп
  • 22.07 18:43
  • 0
Комментарий к "Модель капитализма у Карла Маркса"
  • 22.07 15:37
  • 1
Комментарий к "США создали дешевый Patriot"
  • 22.07 15:22
  • 2
Индонезия захотела построить космодром совместно с Россией
  • 22.07 06:07
  • 0
Комментарий к "Вот почему в танках СССР ставили автомат заряжания в корпус"
  • 22.07 03:34
  • 0
Комментарий к "Ту-4: советская копия B-29"
  • 22.07 03:33
  • 1
Обмани летя: как дроны «Молния» научились сбивать с толку перехватчики ВСУ