Войти

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

10824
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
  • 06.08 20:29
  • 0
Комментарий к "Декабристы: герои или мятежники?"
  • 06.08 16:13
  • 0
Комментарий к "Чем тактическое ядерное оружие отличается от простой ядерной бомбы? И будет ли его применения считаться началом атомной войны?"
  • 06.08 16:07
  • 3
Индия отказалась от покупки российского истребителя пятого поколения
  • 06.08 15:39
  • 0
Комментарий к "Для Европы я вижу два сценария"
  • 06.08 14:23
  • 16361
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 06.08 08:00
  • 78
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 05.08 17:38
  • 0
Внутриполитическая конъюнктура растоптала «европейские ценности»
  • 05.08 06:28
  • 0
Комментарий к "Карл Маркс: философия, революции и геополитика — почему его идеи актуальны до сих пор"
  • 05.08 05:06
  • 0
Комментарий к "ПО СУЩЕСТВУ"
  • 05.08 02:36
  • 1
Ответ на вопрос "А стоит ли цитировать маршала Жукова"
  • 05.08 01:47
  • 0
Комментарий к "Рукопись о Баскервилях: деталь, после которой дело Холмса становится другим"
  • 05.08 01:04
  • 0
Комментарий к "Правда ли, что Россия проиграла Первую мировую из-за отсталости? Вся правда о главной военной лжи века"
  • 04.08 22:58
  • 0
Комментарий к "Медленное угасание "коалиции желающих" (The Telegraph UK, Великобритания)"
  • 04.08 20:17
  • 0
Комментарий к "Закладка, определившая эпоху: день рождения двух морских легенд" и "Испытание океаном: история головного эсминца проекта 956, который дал имя серии"
  • 04.08 07:03
  • 1
Китайские ученые сделали ночное видение полноцветным