Войти

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

10810
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
  • 16.07 21:38
  • 0
Комментарий к "Шерман в РККА: как надёжный танк стал заложником плохой системы"
  • 16.07 20:30
  • 0
Комментарий к "Снова «Трудно быть богом». Как новый сериал обойдется с книгой Стругацких"
  • 16.07 19:58
  • 1
Комментарий к "Почему советский сериал 1980 года «Шерлок Холмс и доктор Ватсон» один из лучших экранизированных произведений Артура Конан Дойля?"
  • 16.07 18:15
  • 0
Комментарий к "«Нет аналогов в мире». Почему лучший автомат заряжания для танков не ставят на Т-90М?"
  • 16.07 17:02
  • 0
Комментарий к "Советские асы сбили 45 самолётов США, потеряв один. Поражение которое Америка не может забыть"
  • 16.07 11:40
  • 16303
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 16.07 06:56
  • 0
Комментарий к "Почему православная вера в Российской империи держалась исключительно на штыках"
  • 16.07 06:12
  • 0
Пояснения к "А если сравнить некоторые войны"
  • 16.07 01:47
  • 2
Пентагон впервые за 20 лет скрыл отчет о недостатках истребителей F-35
  • 15.07 19:55
  • 0
Комментарий к "Снарядный голод, которого не было: величайшая мистификация Первой мировой"
  • 15.07 13:40
  • 1
На Западе оценили планы ударов украинской FP-9 по Москве и Санкт-Петербургу
  • 15.07 13:27
  • 1
Российский УТС Spectra Tango впервые взлетел с отечественным двигателем
  • 14.07 22:55
  • 0
Комментарий к "Сословный строй сталинского социализма. Как Ельцин и рабочий класс разрушили СССР."
  • 14.07 20:36
  • 0
О советских ОБТ
  • 14.07 18:20
  • 0
Комментарий к "А вы точно основные танки?"