Войти

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

10703
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
  • 20.12 03:03
  • 1
Шойгу провел заседание научно-экспертного совета Совбеза
  • 20.12 02:51
  • 0
Комментарий к двум статьям на тему принятия на вооружения ГЗ "Dark Eagle"
  • 20.12 01:47
  • 2
Китай приступил к строительству четвертого авианосца
  • 20.12 01:18
  • 12328
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 20.12 01:03
  • 0
Комментарий к "С-400 или F-35. Почему Турция хочет вернуть России зенитные комплексы?"
  • 19.12 22:03
  • 0
Комментарий к "В США назвали главную проблему украинских С-300"
  • 19.12 19:58
  • 17
Прогнозы Илона Маска: ИИ полностью заменит работающих за компьютерами. Приложения исчезнут, а звук и изображение будет создавать ИИ
  • 19.12 19:48
  • 490
Претензии к администрации сайта
  • 19.12 16:02
  • 2
«Увы, не хотят запускать в большую серию»: КАЗ поднял в небо первый новый Ту-214
  • 19.12 15:59
  • 1
Авиадвигатель ПД-8 для самолета «Суперджет-100» успешно прошел испытания на обрыв лопатки вентилятора
  • 19.12 15:57
  • 1
Кабмин подготовил индикаторы повышения уровня технологического развития
  • 19.12 12:08
  • 1
Комментарий к "Два стратегических ракетоносца Ту-160М пополнили состав ВКС РФ в 2025 году"
  • 19.12 05:33
  • 1
Почему территориальный вопрос станет ключевым в мирном соглашении по Украине? (Bloomberg, США)
  • 19.12 00:35
  • 0
Комментарий к "С-500: ответ России на угрозу F-22, F-35 и B-21 Raider (National Security Journal, США)"
  • 18.12 19:23
  • 187
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214