Войти

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

10557
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
  • 08.11 11:32
  • 5489
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 08.11 09:04
  • 681
Израиль "готовился не к той войне" — и оказался уязвим перед ХАМАС
  • 08.11 05:46
  • 74
Россия использует пропаганду как средство войны против Запада - британский генерал
  • 08.11 02:44
  • 1
Аналитик Смоленко: приход к власти Трампа повысил вероятность переворота в Киеве
  • 08.11 02:35
  • 1
Путин призвал страны СНГ вовремя корректировать стратегические документы
  • 07.11 15:29
  • 1
Россия вернется к созданию сверхзвуковых лайнеров
  • 07.11 03:14
  • 2
В Кремле ждут, что в начале 2025 года станет ясно, будут ли США способствовать завершению конфликта на Украине
  • 07.11 01:43
  • 1
«Украина стала чуточку ближе к альянсу»: НАТО открыла в Киеве своё представительство
  • 06.11 18:23
  • 1
Reuters: Space X впервые в мире запустила в космос спутник из дерева
  • 06.11 15:14
  • 0
Прогноз дело неблагодарное
  • 06.11 14:47
  • 0
Где взять боеприпасы?
  • 06.11 13:52
  • 1363
Корпорация "Иркут" до конца 2018 года поставит ВКС РФ более 30 истребителей Су-30СМ
  • 06.11 09:50
  • 21
В подземной лаборатории БПЛА из дронов-камикадзе делают многоразовые
  • 05.11 22:41
  • 5
Уралвагонзавод поставил на поток производство "мангалов" для бронетехники
  • 05.11 01:13
  • 1
Лавров: правительство Германии стыдливо смирилось с унизительным разрушением газопроводов «Северные потоки»