Лаборатория анонсирует самовосстанавливающуюся противоизносную пленку

Новому покрытию, разработанному в Аргоннской национальной лаборатории, удалось найти определенную роль в двигателях и других механизмах, поскольку оно не только снижает износ, но и регенерирует себя с помощью смазочного масла.

Смазочная пленка алмазоподобного углеродного покрытия (DLC) была обнаружена несколько неожиданно. Исследователи из Аргоннской исследовательской лаборатории отдела энергетики США возле Чикаго тестировали нанопокрытие на движущихся частях и обнаружили, что когда покрытие подвергалось воздействию определенного типа масла, оно сформировывало пленку, которая помогала уменьшить износ. Когда пленка изнашивалась, добавление большего количества масла позволяло ему восстанавливаться.

Саморегулируемый процесс

Ученые определили, что именно взаимодействие между маслом и нанопокрытием создавало смазочную пленку, и каждый раз, когда пленка изнашивалась, она просто подвергалась воздействию нанопокрытия, начиная процесс построения пленки снова. Ученые говорят, что процесс сам себя регулирует, всегда поддерживая пленку на одной толщине.

Специалисты лаборатории говорят, что это беспрецедентное событие — найти вещество, которое регенерируется при трении.

Сам процесс подтолкнул команду попробовать другие материалы в тех же условиях; они говорят, что результаты в некоторых случаях их удивили, так как они не ожидали, что смазочная пленка будет самовосстанавливаться под действием тепла и механического давления.

Ученые исследовали нитриды молибдена (с медным катализатором) и ванадий (с никелевым катализатором) в качестве смазочной пленки, и выяснили, что недавно обнаруженные материалы почти полностью ликвидировали износ, без противоизносных присадок в масле, используемых в качестве смазочного материала. Противоизносные присадки часто изготавливаются с цинком и другими тяжелыми металлами.

Исследователи

К руководителю группы Али Эрдемиру, Аргоннскому почетному члену, присоединились: Осман Левент Эриильма, который сделал оригинальное открытие с Эрдемиром, Субраманьян Шанкернараян и Бадри Нараянан. Научный сотрудник Джованни Рамирес проводил дальнейшие испытания, а также команде помогал эксперт микроскопии Ифэн Ляо и специалист по вычислительным системам Ганеш Камат, согласно Аргоннской лаборатории.

Их исследование было опубликовано 4 августа в журнале Nature.

Потенциальные области применения

Новая самовосстанавливающаяся пленка может стать прорывом для применения в двигателях, где защитные покрытия, предназначенные для уменьшения износа, как правило, изнашиваются сами. Исследователи отмечают, что это также может привести к снижению потребности в добавках для смазочных масел.

«Это пример катализа в экстремальных условиях, созданных за счет трения. Это открывает новую сферу, где объединяются катализ и трибология, чего никогда не было сделано раньше», — сказал Шанкернараян. — Эта новая область трибокатализа обладает потенциалом, чтобы изменить наше отношение к смазке».