Войти

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

10782
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
  • 12.05 13:12
  • 15761
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 12.05 10:40
  • 72
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 12.05 04:47
  • 0
Комментарий к ""Это сыграло решающую роль". Какой танк признали лучшим в мире"
  • 12.05 03:18
  • 1
Технологический рывок Китая оставит Европу далеко позади
  • 12.05 03:05
  • 1
Военная спираль раскручивается
  • 11.05 23:42
  • 0
Комментарий к "Стало известно об опережении Россией Запада в важном военном аспекте"
  • 11.05 19:21
  • 2
В Китае за коррупцию приговорили к смертной казни двух экс-министров обороны
  • 11.05 11:56
  • 0
Кулуары переговоров
  • 11.05 11:47
  • 0
Европа без США
  • 11.05 02:32
  • 1
Уязвимость кораблей ВМС США в Ормузском проливе связали с проблемой радиогоризонта
  • 11.05 02:21
  • 1
Экс-глава НАТО Расмуссен предупредил о "распаде" альянса и призвал к созданию нового европейского оборонного блока (Politico, США)
  • 11.05 01:56
  • 6
Не линия фронта, а зона смерти. Что можно сделать со всемогущими FPV-дронами?
  • 10.05 05:15
  • 336
Космонавтика Илона Маска
  • 10.05 01:25
  • 0
Комментарий к "Серьезная ошибка текущего перевооружения Европы"
  • 10.05 00:00
  • 0
Комментарий к "Российский ракетный комплекс “Бук-М3” обеспечивает эффективную защиту от американских РСЗО HIMARS (Military Watch Magazine, США)"