Ученые из России создали высокоэффективную твердую смазку

Уникальную твердую смазку для высокоточной техники разработали ученые БФУ им. И.Канта совместно с коллегами из НИЯУ МИФИ. По словам создателей, состав на основе вольфрама, серы и селена обеспечивает снижение трения в несколько раз лучше аналогов. Результаты опубликованы в Nanomaterials.

Традиционно в машиностроении используются жидкие смазочные материалы, однако существуют условия, когда их применение невозможно, объяснили ученые. Например – в узлах космических аппаратов или внутри вакуумных манипуляторов и микроэлектромеханических устройств.

Команда специалистов Балтийского федерального университета им. И.Канта разработала уникальный твердый смазочный материал, значительно превосходящий аналоги по эффективности и износостойкости благодаря оригинальной наноструктуре.

По словам создателей, новый состав представляет собой основу из сульфоселенида вольфрама с равномерно распределенными в ней сферическими наночастицами чистого вольфрама.«

"При оптимальном сочетании основы и наночастиц нам удалось добиться значительной твердости материала, не снизив при этом его пластичность. При трении поверхностей в присутствии нашего состава возникает трибопленка толщиной 20 нанометров, которая и обеспечивает крайне низкий коэффициент трения", – объяснил один из авторов разработки, проректор по научной работе БФУ им. И.Канта Максим Демин.

Проректор по научной работе БФУ им. И.Канта Максим Демин

Тесты показали, что разработанное твердосмазочное покрытие обладает эффектом суперсмазки, так как в некоторых условиях коэффициент трения не превышает 0,01. Этот показатель в 3–7 раз лучше, чем позволяют добиться существующие твердые смазки, объяснили ученые.

Для получения покрытий требуемой структуры ученые использовали модернизированный метод реакционного импульсного осаждения.

«Мы подвергаем мишень направленному энергетическому воздействию лазерным облучением. Поверхность материала при этом переходит в состояние плазмы, где отдельно существует облако электронов, отдельно – облако ионов. Если включить мощное импульсное электрическое поле, то ионы получают мощное ускорение и имплантируются в подложку», – рассказал Демин.

По словам ученых, в экстремальных условиях, то есть при очень низких температурах или в инертной атмосфере, уникальные свойства смазки можно сохранить за счет варьирования количества серы в составе.

Исследование поддержано грантом Российского научного фонда №19-19-00081.