Войти

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

10798
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
  • 25.06 17:02
  • 16169
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 25.06 13:09
  • 6
Як-130 с оружием "воздух-воздух" может быть прекрасным охотником на БПЛА
  • 25.06 12:01
  • 1
Станут ли «Аннушка» и «Сарай» перехватчиками
  • 25.06 07:01
  • 343
Космонавтика Илона Маска
  • 25.06 03:56
  • 6
О Су-57 - свежая (от 19 июня) статье MWM
  • 25.06 02:16
  • 1
Путин обвиняет НАТО в подготовке к войне против России (Die Welt, Германия)
  • 25.06 01:22
  • 6
Ушаков: РФ ждёт не выполнения договоренностей Анкориджа, а победы
  • 25.06 00:00
  • 0
Комментарий к "Европа ищет агрессора, роль которого Россия играть не будет (Политика, Сербия)"
  • 24.06 06:04
  • 129
МС-21 готовится к первому полету
  • 24.06 05:39
  • 0
Комментарий к "В США рассказали о советском «Граните» для уничтожения авианосцев"
  • 24.06 01:40
  • 1
Зеленский подписал закон об увеличении военных расходов на 2026 год
  • 24.06 01:33
  • 3
Почему Politico в последний момент отменило статью Лаврова
  • 23.06 05:26
  • 1
Удар по Воронежу противник наносил франко-британскими ракетами Storm Shadow
  • 22.06 23:29
  • 0
О цитатах из Е. Холмогорова.
  • 22.06 20:53
  • 1
На Западе рассказали о будущем Т-14 «Армата»