Войти

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

10570
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
  • 25.12 21:20
  • 6643
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 25.12 21:02
  • 1
"Бомж-ракеты" угрожают России. Создала ли Украина оружие, способное атаковать Москву?
  • 25.12 20:43
  • 8559
Минобороны: Все авиаудары в Сирии пришлись по позициям боевиков
  • 25.12 19:52
  • 2
Израиль нанес массированные авиаудары по Йемену
  • 25.12 03:59
  • 1
Ответ на "Перейти на Ту: каким будет новый стратегический самолет-ракетоносец"
  • 24.12 15:44
  • 3
Немного о терминах.
  • 24.12 14:07
  • 1
Китайская Agibot начала массовое производство гуманоидных роботов, опередив Tesla
  • 24.12 09:41
  • 0
Новый мировой порядок: Минск предлагает свою модель безопасности
  • 24.12 05:28
  • 0
Может ли помочь авиация НАТО Бандеростану? И, если да, то чем?
  • 24.12 03:39
  • 1
Перейти на Ту: каким будет новый стратегический самолет-ракетоносец
  • 23.12 21:40
  • 0
Ответ на "В РФ ведется плановая замена кораблей третьего поколения на подлодки четвертого"
  • 23.12 13:31
  • 67
Уроки Сирии
  • 23.12 11:47
  • 2
Россия готова к дуэли "Орешника" и западных ПВО - Путин
  • 23.12 04:01
  • 1
Китайский флот нарастил количество установок вертикального пуска ракет до 50% от имеющихся в ВМС США
  • 23.12 03:15
  • 1
Ответ на "«Прототип бомбардировщика ПАК-ДА может быть близок к завершению»: британский министр оценил состояние стратегической авиации РФ"