Войти

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

10660
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
  • 07.10 07:45
  • 141
ChatGPT-4 и нейросети (ИИ) спешат на помощь ГШ ВС РФ и Российской армии
  • 07.10 05:34
  • 6
Для защиты заводов по переработке нефти развернули передвижные группы ПВО
  • 07.10 04:07
  • 1
Комментарий к "Пропущенный вызов"
  • 07.10 01:52
  • 10742
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 06.10 22:46
  • 3
Тяжелая БМП Т-15 на платформе "Армата", возможно, даже нужнее чем танк
  • 06.10 20:12
  • 23
Российские БМПТ получили «теннисную сетку» для защиты от дронов
  • 06.10 16:58
  • 1
Пропущенный вызов
  • 06.10 05:22
  • 1
США собираются применять «стратег» B-21 Raider и как беспилотный носитель ракет
  • 06.10 02:35
  • 1
Украина вряд ли получит ракеты Tomahawk из-за опасности конфликта РФ и США
  • 05.10 23:33
  • 0
В тему "обнуления Томагавков" и прочих БПЛА
  • 05.10 22:01
  • 3
В России назвали способное обнулить ракеты Tomahawk оружие
  • 05.10 18:58
  • 0
Комментарий к "Ядерное оружие: иметь нельзя уничтожить — где поставить запятую? - Мнения ТАСС"
  • 05.10 18:12
  • 8
Всемирное Смутное время: хочет ли в действительности Европа воевать - Мнения ТАСС
  • 05.10 16:12
  • 1
Сербия представила новый 203-миллиметровый миномет
  • 05.10 16:02
  • 2
Белоруссия и РФ приступили к проектированию легкомоторного самолета "Освей" - белорусский премьер