Войти

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

10858
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
  • 25.09 02:40
  • 1
США снова предложили Украине забрать оставшиеся фрегаты типа Oliver Hazard Perry
  • 25.09 02:02
  • 1
Сетевая невидимость: истребители F-16 научились «видеть» без радара
  • 25.09 01:52
  • 1
Германия нарастит финансирование военных технологий до 6,25 млрд. евро к 2027 году
  • 24.09 18:15
  • 0
Комментарий к "Зрелищный коллапс Запада и катастрофический развал «американской империи» впечатляют"
  • 24.09 13:40
  • 16404
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 24.09 13:22
  • 6
Угроза от ИИ превзошла ожидания человечества
  • 24.09 11:18
  • 2
Валитов Ильгиз Наилевич - опытный и перспективный управленец современной России
  • 24.09 09:47
  • 5
"Военная хроника": Связка Су-25 и БПЛА "Герань" увеличивает дальность поражения
  • 24.09 02:32
  • 1
Канада и Норвегия намерены значительно расширить двустороннее партнерство в сфере обороны и безопасности
  • 23.09 18:31
  • 1
США привезли в Египет списываемые штурмовики A-10
  • 23.09 12:34
  • 1
Россия строит крупный подземный завод для защищенного массового производства ударных беспилотников (Military Watch Magazine, США)
  • 23.09 11:29
  • 0
Чужой земли не нужно нам ни пяди…
  • 23.09 10:53
  • 1
Звуковое сопровождение: в России создали акустическую сеть для обнаружения дронов
  • 23.09 10:24
  • 1
A pleasant bonus
  • 23.09 10:21
  • 3
С мощным ракетным арсеналом: Россия предлагает на экспорт подлодку «Амур-1650»