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

10623
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
  • 17.06 12:04
Гуманитарный вопрос на Ближнем Востоке
  • 17.06 11:46
  • 9415
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 17.06 11:41
  • 253
Израиль усиливает меры безопасности в связи с опасениями ударов со стороны Ирана
  • 17.06 11:38
  • 904
Израиль "готовился не к той войне" — и оказался уязвим перед ХАМАС
  • 17.06 09:34
  • 2
Ответ на "За распоряжением президента нарастить возможности Сухопутных войск стоит фактическая смена многолетней доктрины""
  • 17.06 07:54
  • 4
Мир с Ираном невозможен, если у Тегерана будет ядерное оружие - Трамп
  • 17.06 04:29
  • 1
СМИ США: Пентагон перебрасывает на Ближний Восток самолёты-заправщики в «беспрецедентном» количестве
  • 17.06 03:35
  • 5
Пентагон планирует развернуть к началу осени первую оперативную батарею гиперзвуковых ракет
  • 17.06 01:54
  • 4
После кейса "Ангстрема" власти изменят правила банкротства значимых компаний из-за «текущей экономической и политической ситуации»
  • 16.06 23:17
  • 1
Усталость металла: в районе Соледара разбился российский Су-25
  • 16.06 22:54
  • 1
Полковник объяснил принцип работы израильского «Железного купола»
  • 16.06 19:10
  • 5
Венгрия подписала контракт на закупку 218 боевых машин пехоты KF41 Lynx
  • 16.06 02:53
  • 1
Названы преимущества БМД-4М перед БМП-3
  • 16.06 02:16
  • 1
Financial Times: Порог применения Россией тактического ядерного оружия ниже публично заявленного российскими властями
  • 16.06 02:03
  • 1
Очередная МБР "ЯРС" загружена в шахтную пусковую установку в Козельском ракетном соединении