Войти

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

10820
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
  • 30.07 23:32
  • 0
Комментарий к "Украина полюбила “Великую Америку”. Но не факт, что та отвечает взаимностью (Politico, США)"
  • 30.07 20:31
  • 0
КомментариИ к "Вечные темы для споров: победное шествие советской власти"
  • 30.07 20:29
  • 1
Комментарий к "Почему современная философия бесполезна? Как возродить её практическую силу"
  • 30.07 18:06
  • 2
Комментарий к "Страсти по «Арене-М»: изобрела ли Россия панацею для защиты танков от FPV-дронов?"
  • 30.07 16:19
  • 1
Принцип работы глушителя ВС России спутников Starlink объяснили
  • 30.07 15:58
  • 1
Объявлено о воссоздании Высшего училища подводников
  • 30.07 15:42
  • 2
На Украине отмечают рост у ВС РФ количества средств для противодействия Starlink
  • 30.07 15:31
  • 16346
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 30.07 15:20
  • 8
Дуров: Чиновнику, «сломавшему интернет» в РФ, американцы должны вручить медаль
  • 30.07 06:08
  • 0
Комментарий к "Как церковное мракобесие тормозило развитие Российской науки в XVII XIX веках"
  • 30.07 05:34
  • 0
Комментарий к "Чем русская гвардия отличалась от советской"
  • 30.07 02:25
  • 1
Робот-паук QuadBoat сможет бегать по воде и спасать тонущих людей
  • 29.07 18:45
  • 0
Комментарий к "Главная причина поражений в июне 1941 года"
  • 29.07 17:42
  • 0
Комментарий к "Индия испытала замену С-400"
  • 29.07 15:59
  • 2
Моисеев: для ВМФ построят новейший фрегат водоизмещением более 9 тыс. тонн