Войти

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

10765
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
  • 18.04 12:53
  • 9
Нужна ли России морская авиация, и, если да, то какая?
  • 18.04 12:40
  • 15567
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 18.04 09:58
  • 1092
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 18.04 02:08
  • 0
Комментарий к "ЗРК «Тор-М2» постоянно накапливают бесценный боевой опыт!"
  • 18.04 01:38
  • 2
В ПАО "Яковлев" назвали дату первого полета Як-130М
  • 18.04 01:31
  • 0
Комментарий к "Российскому аналогу NASAMS на шасси «Урала» предрекли впечатляющую эффективность"
  • 17.04 23:08
  • 0
Комментарий к "Западу для войн нового типа понадобилась Украина"
  • 17.04 12:34
  • 1
Маск и Киев реализовали «белые списки» для Starlink: как сказалось на фронте
  • 17.04 11:28
  • 3
Путин сможет отправлять военных на защиту соотечественников от ареста за границей (The Times, Великобритания)
  • 17.04 11:23
  • 1
Китайский военный ИИ во время испытаний превзошел реальных командиров
  • 17.04 10:00
  • 1
Перехват российских Ту-142 у Аляски дюжиной самолетов объяснили
  • 17.04 09:52
  • 1
Шойгу: Россия имеет право на самооборону в случае атак дронов из Прибалтики
  • 17.04 09:46
  • 1
В США признали лидерство России в одной сфере
  • 17.04 05:20
  • 2
Удар по базе США в Кувейте нанесли не дроны, а два Су-24 с иранскими пилотами
  • 17.04 00:07
  • 2
Новый ЗРК сыграет свою роль в защите российских портов