Войти

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

10615
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
  • 26.05 03:14
  • 1
Российский вертолет «Ночной охотник» оснастят новейшей неуправляемой ракетой
  • 25.05 21:21
  • 8998
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 25.05 20:08
  • 23
Будущее за тяжелыми "противоснарядными" БМП весом в 55 тонн
  • 25.05 18:00
  • 311
Космонавтика Илона Маска
  • 25.05 14:15
  • 46
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 25.05 14:14
  • 1
Крылатая ракета X-101 на Украине: китайская оценка
  • 25.05 14:01
  • 32
МС-21 готовится к первому полету
  • 25.05 13:48
  • 14
КНДР ратифицировала договор о стратегическом партнерстве с Россией - ЦТАК
  • 25.05 13:18
  • 2
«Звёздный час Rafale прошёл»: Индонезия приостанавливает закупку французских истребителей
  • 25.05 12:50
  • 2
«Будем строить машины во время их тестирования»: армия США ускоряет производство винтокрылого штурмовика MV-75
  • 25.05 05:14
  • 12
Российские разведывательно-ударные мультикоптеры предложат на экспорт
  • 25.05 05:07
  • 46
Командующий ВВС США в Европе о роли авиации в боевых действиях на Украине
  • 25.05 05:04
  • 11
"Вампиры" против "Гераней" на Украине
  • 25.05 05:01
  • 36
Российские системы ПВО: первый опыт реального боевого применения
  • 25.05 01:00
  • 2
ОСК сообщила, что работы по модернизации крейсера "Адмирал Нахимов" идут по графику