Войти

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

10738
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
  • 20.02 20:53
  • 14570
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 20.02 19:34
  • 20
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 20.02 14:09
  • 1
В России разработают гусеничный аэропорт для дронов
  • 20.02 12:55
  • 1
Комментарий к "Российский «Триумф» назвали головной болью НАТО"
  • 19.02 20:26
  • 0
Комментарий к "Аналитики предупреждают: Су-35 с ракетами увеличенной дальности угрожают превосходству НАТО в воздухе (Business Insider, Германия)"
  • 19.02 18:15
  • 1579
Корпорация "Иркут" до конца 2018 года поставит ВКС РФ более 30 истребителей Су-30СМ
  • 19.02 18:12
  • 67
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 19.02 15:50
  • 16
«Блокаду прорвёт ВМФ». Патрушев — о защите судоходства и морских границ РФ
  • 19.02 15:07
  • 2
Около 20 новых самолетов МС-21-310 находятся в процессе сборки
  • 19.02 14:53
  • 7
Starlink отключена две недели, но это не повлияло на БПС, заявил Криворучко
  • 19.02 13:10
  • 1
В США рассказали о плавающих у баз ВМФ России американских подлодках
  • 19.02 13:06
  • 1
«Техника становится более «зубастой»: в западной прессе оценили БТР-22
  • 19.02 11:41
  • 23
ОБТ Т-90М2 «Рывок-1» – перспективный российский танк
  • 19.02 06:51
  • 1
В России начнутся тестовые полеты аналогичного Starlink дрона
  • 19.02 02:38
  • 1
Комментарий к "России дали 24 часа. "Калининград выведут из строя". План молниеносной атаки готов", и "А самим не страшно? НАТО собралось атаковать Калининград: когда и какими силами, как ответит Россия"