Войти

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

10642
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
  • 18.08 12:45
  • 10047
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 18.08 12:19
  • 177
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 18.08 11:53
  • 530
Международные расчеты, минуя доллар, по странам
  • 18.08 07:21
  • 90
Путин и отношения с Азербайджаном: фокус на Южном Кавказе (Al Mayadeen, Ливан)
  • 18.08 06:31
  • 0
О противостоянии авиации и (наземной) ПВО в послевоенный период.
  • 18.08 01:48
  • 0
Ответ на "Стало известно о «выключенных» российскими С-400 ВВС Пакистана"
  • 18.08 01:16
  • 1
«Если Еревану так нужно»: вице-премьер РФ прокомментировал решение Армении по Зангезурскому коридору
  • 17.08 23:26
  • 1
Минобороны Армении опровергло информацию о передаче Украине ракет
  • 17.08 22:37
  • 0
Ответ на "ВМФ разрабатывает новый корабль для решения задач в океанской зоне"
  • 17.08 03:17
  • 0
Ответ на "Николай Патрушев: спуск на воду фрегата "Адмирала Амелько" является примером роста военно-морской мощи РФ"
  • 16.08 23:38
  • 1
Лондон отказывается от идеи отправить войска на Украину, но собирается прикрывать западные области истребителями F-35 и Typhoon
  • 16.08 06:19
  • 0
Ответ на "ВМФ заложит в 2026 году еще два фрегата 22350"
  • 16.08 02:26
  • 1
The Times: европейские страны не хотят отправлять войска на Украину
  • 15.08 16:24
  • 0
О чём «забыли» сказать журналистам
  • 15.08 09:23
  • 0
Оперативное оборудование территории как необходимое условие военной безопасности государства