Войти

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

10581
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
  • 07.02 03:02
  • 2
Лидеры ЕС рассуждают на тему обороны, но где взять миллиарды евро, чтобы заплатить за нее? (The Guardian, Великобритания)
  • 07.02 03:00
  • 3
Ответ на "Новый "Искандер-1000" может похвастаться удвоенной дальностью и большей точностью (Military Watch Magazine, США)"
  • 07.02 02:57
  • 7492
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 07.02 02:48
  • 377
Россия приняла на вооружение новую боевую машину поддержки танков "Терминатор-2", разработанную специально для уличных боев: это настоящий "комбайн смерти"! (Sohu, Китай)
  • 07.02 02:23
  • 1
Первый замглавы «Ростеха» анонсировал начало полётов обновлённого самолёта SJ-100 с российским авиадвигателем ПД-8
  • 06.02 18:24
  • 0
Ответ на "Путин отменил межвидовой статус военных округов в России"
  • 06.02 18:10
  • 1
Словенский грузовой беспилотник Nuuva V300 впервые поднялся в воздух. Он может перевозить 272 килограмм груза на расстояние до 555 километров
  • 06.02 15:41
  • 1
Путин отменил межвидовой статус военных округов в России
  • 06.02 03:56
  • 3
«Крупные корабли становятся всё более уязвимыми»: в западной прессе предлагают переходить на ударные катера
  • 06.02 03:19
  • 0
К какой войне готовится Россия
  • 06.02 01:32
  • 1
Масштабная оптимизация ЦРУ. С чем связан ребрендинг американской разведки - Мнения ТАСС
  • 06.02 01:09
  • 1
Разборки шестого поколения: побьет ли российский ПАК ДА американский B-21? (The National Interest, США)
  • 06.02 00:32
  • 0
Ответ на "Российский ракетный комплекс "Искандер-1000" — угроза Европе (The National Interest, США)"
  • 05.02 15:23
  • 6
В России допустили оснащение Су-57 «Кинжалом»
  • 05.02 15:14
  • 2
Новый "Искандер-1000" может похвастаться удвоенной дальностью и большей точностью (Military Watch Magazine, США)