Войти

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

10760
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
  • 04.04 10:55
  • 926
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 04.04 10:18
  • 15362
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 03.04 23:52
  • 0
Комментарий к "ГОЛОСА ИЗ ПРОШЛОГО, НАГНАВШИЕ МЕНЯ"
  • 03.04 22:48
  • 0
Комментарий к "Стало известно о появлении новейшего радара у российских Су-35"
  • 03.04 16:40
  • 1
Россия на Луне соберет ядерную ЭУ в 2032 году
  • 03.04 16:39
  • 1
Необитаемый подводный аппарат Guardian ВМС США действует автономно до 45 дней
  • 03.04 16:38
  • 1
Сроки создания полностью российского спутника связи «сдвинулись»
  • 03.04 16:27
  • 1
Первые сутки возвращения человечества к Луне: корабль Orion показал себя самым комфортным из американских
  • 03.04 04:44
  • 0
Комментарии к "Как усилить защиту нефтяной инфраструктуры России", и "Недружественный огонь: как Россия ответит на украинские атаки на Усть-Лугу"
  • 03.04 02:42
  • 2
Западная пресса: «Россия выстроила кольцо ПВО вокруг Москвы»
  • 03.04 01:13
  • 0
Комментарий к "Трёхходовка Нетаньяху. Трамп лишь ширма? Раскрыта стратегическая игра Израиля"
  • 02.04 18:35
  • 1
«Калибры» навели Индонезию на российские подлодки
  • 02.04 18:30
  • 1
Российская «Скорлупа» поступила в зону СВО
  • 02.04 18:23
  • 1
Как усилить защиту нефтяной инфраструктуры России
  • 02.04 18:15
  • 1
Недружественный огонь: как Россия ответит на украинские атаки на Усть-Лугу