Войти

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

10746
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
  • 10.03 06:42
  • 0
Комментарий к "Война против Ирана показала уязвимость Европейского союза (El País, Испания)"
  • 10.03 05:40
  • 426
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 10.03 03:54
  • 1
Война против Ирана показала уязвимость Европейского союза (El País, Испания)
  • 10.03 03:34
  • 1
В Эстонии готовы обсуждать с Францией вопрос создания европейского "ядерного зонтика"
  • 10.03 00:53
  • 14867
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 09.03 14:30
  • 1
Си Цзиньпин призвал строго контролировать армию Китая
  • 09.03 12:49
  • 195
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 09.03 05:31
  • 1
Компания Leonardo представила концепт перспективного конвертоплана для военных
  • 09.03 05:22
  • 1
Самый опасный иранский стелс-беспилотник Hadid-110 начал атаковать цели
  • 09.03 04:53
  • 1
"Действует вне рамок": в Пентагоне сделали громкое заявление о "Рубиконе"
  • 09.03 04:42
  • 4
«Мы уже победили»: Трампу не нужен британский авианосец на Ближнем Востоке
  • 09.03 01:58
  • 1
В противостоянии с США Иран начинает игру вдолгую
  • 09.03 01:38
  • 5
В США рассказали о мести Ирану за повреждение авианосца
  • 08.03 16:26
  • 2
В США российское «Изделие 30» сочли «головной болью» для Украины
  • 08.03 13:37
  • 1
Комментарий к "В России прокомментировали заявления о якобы сбитом Як-130 Ирана"