Войти

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

10716
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
  • 13.01 15:31
  • 6
Искусственный интеллект - реальность, которую поздно отрицать
  • 13.01 14:55
  • 5
Стали известны подробности об уничтожившем украинский F-16 российском С-300
  • 13.01 14:45
  • 13363
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 13.01 12:43
  • 1
Российская гиперзвуковая ракета стала первым испытанием для нового немецкого противоракетного щита (Die Welt, Германия)
  • 13.01 09:04
  • 1
Жиль Грессани, эксперт по вопросам геополитики: "Доктрину Трампа можно выразить одним понятием: реколонизация" (Le Monde, Франция)
  • 13.01 08:55
  • 1
Командир дивизиона ЗРК рассказал, как ПВО сбила истребитель F-16
  • 13.01 07:30
  • 33
Топливные и энергетические объекты Украины из космоса
  • 13.01 06:10
  • 3
Россия получила четыре повода для гордости за свою авиацию
  • 13.01 01:24
  • 42
"Для прорыва островных цепей". Китай дал мощный ответ Пентагону
  • 13.01 01:18
  • 1
МИД КНР призвал США не прикрывать интересы в Арктике защитой от Китая и России
  • 12.01 23:33
  • 3
О России и Иране - в свете последних событий
  • 12.01 18:23
  • 1
Противник утверждает, что ВС РФ начали применять БПЛА «Герань-5»
  • 12.01 18:16
  • 1
Удар «пустой болванкой Орешника»: стоит ли переживать о том, что без взрывчатки
  • 12.01 15:47
  • 1
Ту-142МК впервые в истории ВМФ дозаправились в воздухе у Северного полюса
  • 12.01 13:38
  • 1
Возможно, оно сработает: российская армия придумала новый нестандартный способ защитить свои танки от атак беспилотников (The Telegraph UK, Великобритания)