Автор AZoNano 17 февраля 2021

]

Исследователи из Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» и Балтийского государственного федерального университета им. Иммануила Канта (BFU) предложили использовать новые тонкие пленки, чтобы резко минимизировать трение и повысить долговечность поверхностей механизмов.

Это исследование может иметь решающее значение для различных областей, от медицины до космических технологий.

Тонкие пленки представляют собой твердые вещества, толщина которых может составлять всего несколько атомных слоев. Обычно их свойства значительно отличаются от свойств исходных веществ на макроуровне .

Вячеслав Фоминский, руководитель проекта, Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"

« Области их применения постоянно расширяются и включают наноэлектронику, оптоэлектронику, спинтронику, электро- и фотокатализ, а также такие важные области экономики, как космические технологии и приборостроение. Микромодульные устройства для космических аппаратов и медицинских технологий также являются многообещающими областями, в которых могут использоваться тонкие пленки », – добавил Фомински.

Халькогениды металлов – соединения переходных металлов, содержащие серу, селен и теллур – могут использоваться для уменьшения трения и предлагать решения нескольких проблем.

Первые эксперименты по получению тонких пленок из этих материалов начались в 1980-х годах. В то время исследователей особенно интересовала способность пленок изменять свои свойства при изменении их структуры или толщины слоя.

В рамках последнего исследования российские исследователи проанализировали пленки, состоящие из четырех элементов: серы, молибдена, водорода и углерода. Первоначально лазерные импульсы (длительностью десятки наносекунд) были нацелены на углеродные и молибденовые мишени для генерации плазменных потоков этих материалов.

После преобразования в газовую фазу углерод и молибден прореагировали с сероводородом, который закачивали в экспериментальную камеру, и продукт реакции осаждался на стальной основе.

Благодаря этому процессу химически активные атомы водорода и серы могли проникать в растущее покрытие. Атомы вместе образовали тонкую пленку на металле. Свойства пленки зависят от режима создания лазерно-плазменного потока и концентрации компонентов.

Этот метод известен как реактивное импульсное лазерное осаждение и предлагает более обтекаемые и плотные слои. Это позволяет исследователям изменять различные параметры эксперимента, тем самым влияя на структуру конечных продуктов.

Несколько исследовательских центров, в том числе МИФИ и БФУ, активно разрабатывают этот надежный инструмент для создания специальных наноструктур.

Толщина тонких пленок, созданных командой, составляла менее 0,5 мкм, но трение сводилось к минимуму более чем в 10 раз: коэффициент трения стального шара, который скользит по стальной пластине без использования обычных жидких смазочных масел, никогда не превышал 0,03 (при стандартных условиях и −100 ° C). Это тот же фактор, что и у коньков на льду.

Исследования, связанные с разработкой технологии нанесения покрытий, получением экспериментальных образцов и количественной оценкой их свойств, проводились под руководством Вячеслава Фоминского (МИФИ) при поддержке RSF. Аналитическая часть исследования проводилась в БФУ под руководством Петра Швца в рамках государственного заказа.

Ссылка на журнал:

Фомински В., и др. . (2020) Особенности реактивного импульсного лазерного осаждения твердых смазывающих нанокомпозитных тонкопленочных покрытий Mo – S – C – H. Наноматериалы . doi.org/10.3390/nano10122456.

Источник: https://eng.kantiana.ru/[19459008visible