Войти

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

10728
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
  • 03.02 18:36
  • 2
Новый «Кукурузник» совершит первый полет в этом году
  • 03.02 15:39
  • 13967
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 03.02 13:42
  • 3
Технологии «Буревестника» применили в космических программах
  • 03.02 07:14
  • 0
Комментарий к "В США сочли Су-57 спорным истребителем"
  • 03.02 06:26
  • 1
Пентагон и Белый дом разработали планы военной атаки на Иран
  • 03.02 06:04
  • 0
Комментарий к "Двигатель для Су-57: в индийской прессе указали срок готовности АЛ-51Ф1"
  • 03.02 05:28
  • 0
Комментарий к "НАТО без Америки: Европа "осознает немыслимое" (Financial Times, Великобритания)"
  • 03.02 05:09
  • 1
Комментарий к "Крупнейший в мире парк танков Т-64 в конфликте с Россией: каковы результаты? (Military Watch Magazine, США)"
  • 03.02 03:42
  • 0
Комментарий к "Медведев отметил военную победу России в СВО по нескольким параметрам"
  • 03.02 00:53
  • 0
Комментарий к "Минобороны Украины и НАТО определили приоритеты сотрудничества"
  • 02.02 23:57
  • 6
Комментарий к "Время гвардейских танковых дивизий безвозвратно ушло"
  • 02.02 18:14
  • 0
Комментарий к "В России оценили одно достижение разработчиков «Абрамса»"
  • 01.02 12:53
  • 10
"Время гвардейских танковых дивизий безвозвратно ушло"
  • 31.01 21:16
  • 0
Комментарий к "Три сценария развития конфликта на Украине в 2026 году от американской прессы"
  • 31.01 16:11
  • 2
Китайский аналог российской Р-37М показали крупным планом