Войти

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

10663
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
  • 20.10 04:45
  • 10926
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 20.10 00:42
  • 2
Ответ на "ЗРК С-350 "Витязь" является идеальным уничтожителем ракет "Томагавк""
  • 19.10 20:11
  • 0
Комментарий к "Пойдет ли Россия в конечном итоге на уступки в вопросе вступления Украины в НАТО? (Le Point, Франция)"
  • 19.10 19:44
  • 56
МС-21 готовится к первому полету
  • 19.10 16:19
  • 39
С ракетами "Томагавк" могут бороться и улучшенные ЗСУ-23-4М4 "Шилка"
  • 19.10 07:04
  • 2
Истребители МиГ-31И взлетают с баз в глубоком тылу и заправляются в воздухе для запуска баллистических ракет по Украине (Military Watch Magazine, США)
  • 18.10 14:05
  • 532
Международные расчеты, минуя доллар, по странам
  • 18.10 03:08
  • 2
Не знает пощады - САУ на базе "Спартака" будет косить врага из 57-мм пушки
  • 18.10 00:20
  • 1
Россия ратифицировала договор о военном сотрудничестве с Того
  • 17.10 16:30
  • 1
"Россия давно проиграла бы": Буданов обвинил КНДР в неудачах ВСУ
  • 17.10 13:16
  • 2
Лавров выдвинул мощную идею — создать аналог НАТО в Азии. Что стоит за этой китайско-российской шахматной партией (Sohu, Китай)
  • 17.10 11:52
  • 11
Военкор: Мы сделали ЯО не для того, чтоб солдаты клали жизни от коптеров
  • 17.10 06:57
  • 1
Баканов поблагодарил правительство Москвы за присвоение НКЦ имени Терешковой
  • 17.10 05:31
  • 3
Ответ по поводу ракет и ракетных технологий
  • 17.10 03:44
  • 0
О спорах, сути, и начетчиках.