Войти

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

10790
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
  • 11.06 18:41
  • 16055
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 11.06 13:56
  • 33
Российский сверхзвуковой пассажирский самолет — преемник Ту-144 — будет летать со скоростью 2500 км/ч на расстояние свыше 8500 км
  • 11.06 12:17
  • 1
В ходе конфликта России и Украины беспилотники вторгаются в соседние страны (The New York Times, США)
  • 11.06 12:09
  • 1
Про 64 часа новых полетов МС-21-310 и про загруженность авиазаводов в Иркутске и Комсомольске-на-Амуре
  • 11.06 10:46
  • 1
Украина автоматизировала перехват российских «Гераней»
  • 11.06 09:09
  • 1
Единый евроистребитель развалился до взлета
  • 11.06 06:36
  • 0
Комментарий к "Новые истребители Су-30СМ2 ВМФ России возглавили учения Балтийского флота по имитации атак на цели НАТО (Military Watch Magazine, США)"
  • 11.06 05:29
  • 0
Комментарии к "ОСК представила на МВМС "ФЛОТ-2026" проект НАПЛ "Амур 1650" с ВПУ и ВНЭУ" и "В России представили подлодку «Амур-1650»"
  • 11.06 00:32
  • 0
Комментарий к "«Ростех» рассказал об универсальности «Панциря-МЕ»"
  • 10.06 13:37
  • 2
«Ударная» турбина: как одна деталь перекрыла газовый вентиль Западу
  • 10.06 12:28
  • 6
Пока власти тянут бесконечную резину с "Байкалом", в Омске создали "Русскую Арктику" - дешевле и надёжнее
  • 10.06 12:11
  • 2
Жидкостные 17-тонные ракеты Ghadr с БЧ в 1000 килограмм ударили по Израилю
  • 10.06 10:42
  • 1
В войска начали поступать комплекты нового обмундирования «Новатор»
  • 10.06 09:13
  • 2
Названы задачи Су-75 в ходе СВО
  • 10.06 08:45
  • 2
Российский «ответ Starlink» потерял новый спутник