Войти

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

10921
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
  • 13.11 07:07
  • 1
Британия собрала десять флотов НАТО против России в Арктике
  • 13.11 06:49
  • 1
7 тонн на 1400 км: Ил-114-300 превратят в летающий грузовик для труднодоступных регионов
  • 13.11 04:27
  • 5
В России стремительно растут мощности ЦОД
  • 13.11 04:16
  • 9
Китай представил новое поколение собственных литографических машин⁠
  • 13.11 00:39
  • 3
"Дело вовсе не в дронах": Алексей Кривопалов объяснил, почему фронт на СВО застыл
  • 12.11 09:20
  • 143
МС-21 готовится к первому полету
  • 12.11 00:16
  • 1
Мелони призвала “разобщенный” Евросоюз выступить по Украине единым фронтом (Politico, США)
  • 11.11 17:38
  • 1
Николаю Патрушеву продемонстрировали новую платформу "Плот-47" для защиты портов от беспилотников
  • 11.11 17:28
  • 1
«Станут основой флота»: начался выпуск истребителей Eurofighter для Турции
  • 11.11 17:22
  • 1
Боевые F-15EX начали полеты с конформными баками
  • 11.11 13:39
  • 1
Путин призвал наращивать потенциал ОДКБ
  • 11.11 12:33
  • 1
Нижегородский авиазавод «Сокол» принимает круглый стол по малой авиации
  • 11.11 12:14
  • 1
ЗРК «Тор-М1» - 35 лет на вооружении войск ПВО!
  • 11.11 11:53
  • 4
В клубе избранных: в России создали суверенный 130-нм степпер
  • 11.11 02:07
  • 3
Дилемма Германии: зависимость от американского оружия или испорченные отношения? (Politico, США)