Войти

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

10707
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 16:45
  • 12454
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 25.12 13:18
  • 4
В России собрались использовать для перевозки пассажиров дирижабли
  • 25.12 10:46
  • 1
Трамп объявил о планах строительства для ВМС США "линейных кораблей" BBG(X)
  • 25.12 07:16
  • 0
Комментарий к "Болезненные истины (Die Welt, Германия)", и "Известен новый лидер Европы? Запад должен осознать неотвратимость ядерной эскалации"
  • 25.12 04:37
  • 1
Известен новый лидер Европы? Запад должен осознать неотвратимость ядерной эскалации
  • 25.12 04:33
  • 0
Комментарий к "Эксперты: «Золотой флот» Трампа столкнется с принципиальной проблемой"
  • 24.12 23:48
  • 0
Комментарий к "В ЕС может разгореться гражданская война после того, как одна из стран сделала сенсационное заявление по Украине (Daily Express, Великобритания)"
  • 24.12 23:19
  • 1
Самолет «Байкал» совершит первый полет в ближайшие дни
  • 24.12 22:49
  • 0
Комментарий к "Флот, который построит Трамп. Что известно о новых боевых кораблях США?"
  • 24.12 09:48
  • 2
Комментарий к ""Новый фронт". Что начинается на северных границах России"
  • 24.12 08:07
  • 0
Комментарий к "Как улучшит Су-57 загадочное «изделие 177»"
  • 24.12 03:08
  • 0
Комментарий к "Путин не сдается, и Россия стремится к полной победе (The National Interest, США)"
  • 24.12 01:41
  • 0
Комментарий к "Атомный рывок Пекина: Китай поставил рекорд мира по генерации электроэнергии"
  • 24.12 00:04
  • 0
Комментарий к ""Европейцы готовы направить войска на Украину" (Bild, Германия)"
  • 23.12 21:38
  • 0
Комментарий к "Бесславный конец: танки Т-84 ВСУ "сдохли", так и приняв участие в боях"