纳米技术可用于减少摩擦并提高薄膜涂层的耐用性

“薄膜是固态物质,只能有几层原子层厚。通常,它们在宏观尺度上的性质与原始物质的性质有很大不同。其应用领域不断扩大,包括纳米电子学,光电子学,自旋电子学,电学和光催化学,以及空间技术和仪器制造等重要经济领域。

为了减少摩擦并解决许多其他问题,可以使用金属硫族化物,即过渡金属与硫,硒和碲的化合物。旨在从这些材料中获得薄膜的第一批实验始于20世纪80年代。然后,研究人员对薄膜在结构或层厚度发生变化时改变其性质的能力特别感兴趣。在他们最近的研究中,俄罗斯团队研究了由四种元素组成的薄膜:钼,硫,碳和氢。首先,该团队使用激光脉冲(数十纳秒的持续时间)瞄准碳和钼目标来产生这些材料的等离子体流。

当碳和钼转化为气相时,它们与在实验室中泵送的硫化氢反应,并将反应产物沉积在钢基上。在此过程中,化学活性的硫和氢原子能够进入生长的涂层内部。原子一起在金属上形成一层薄膜。薄膜的性质取决于组分的浓度和激光等离子体流动的产生模式。

这种方法称为反应脉冲激光沉积,可提供更光滑和致密的层。它还允许科学家改变不同的实验参数,从而影响最终产品的结构。这种用于创建独特纳米结构的强大工具正在许多研究中心积极开发,包括MEPhI和BFU。

得的薄膜厚度不超过0.5um,但摩擦减少了10倍以上:在没有任何传统液体润滑油的情况下,钢球沿着钢板滑动的摩擦系数从未超过0.03(在正常条件下和-100°-)。这与溜冰鞋在冰上的因素相同。

该研究包括开发涂层技术,获得实验样品并测量其特性,在RSF支持下在Vyacheslav Fominski(MEPhI)的监督下进行的。研究的分析部分在BFU在国家命令框架内的Petr Shvets监督下进行。