ОТ ТЕФЛОНА ДО АЛМАЗА
Случай помог открыть новый материал более скользкий, чем тефлон – и почти такой же прочный, как алмаз.
Микрофотография нового покрытия (справа) на стальной подложке (слева). Темные пятна на металле – включения карбида. Толщина покрытия составляет 2-3 мкм
Процесс нанесения покрытия требует участия лазера. Яркий пучок света – плазма из нового вещества, наносимая на подложку (справа)
Трение – «ахиллесова пята» любой механической системы. Трение поглощает значительную часть энергии, которую мы тратим на движение. Оно приводит к изнашиванию деталей. Как хорошо было бы, если б можно было покрыть их таким материалом, который был бы одновременно весьма твердым и очень «сколькзким»! Это бы решило массу проблем и позволило сэкономить целую кучу энергии. И такое покрытие, похоже, появилось.
«Представьте себе насос, обычный водяной насос, - говорит глава группы разработчиков Брюс Кук (Bruce Cook), - в нем имеется турбина, которая и перемещает жидкость. Когда ротор ее вращается, между неподвижной частью (статором) и вращающимися лопастями возникает трение. Это трение приводит к тому, что для движение требуется дополнительное усилие, оно же ведет к изнашиванию контактирующих поверхностей – и к снижению срока службы насоса».
Покрытие, которое предлагают использовать Брюс Кук и его коллеги, имеет в основе керамический сплав бора, алюминия и магния (AlMgB14), получивший название ВАМ. По словам ученых, ВАМ обладает замечательной твердостью, а дополнительные свойства ему можно придать, включив в его состав диборид титана (TiB2) – распространенный компонент, входящий в состав сверхтвердых материалов для обработки металлов. По твердости получившийся материал уступает только тому же дибориду титана и алмазу.
Обнаружен новый материал был почти случайно, в ходе исследования, посвященного работе с термоэлектричеством – материалами, которые вырабатывают ток при нагревании. Выяснилось, что ВАМ этого не делает, но обладает другими прекрасными свойствами. Кстати, твердость его обнаружилась просто из практики: ученые просто измучились, пытаясь нарезать, измельчить или отполировать образцы этого вещества. В итоге, поняв, что они столкнулись с материалом, обладающим замечательной твердостью, часть времени была посвящена ему.
Выяснилось, что ВАМ обладает еще одним необычным свойством: он в несколько раз более скользкий, чем тефлон. Его коэффициент трения не превышает 0,02 (для сравнения: у тефлона – 0,05, а у покрытой смазкой стали – 0,16).
Вообще, открыто это вещество было еще в 1999 г. – с тех пор специалисты пытались создать оптимальные технологии его применения. Действительно, изготавливать отдельные детали из этого вещества будет и расточительно, и сложно. Поэтому ученые разработали технологию нанесения его в виде покрытия, для чего используется мощный лазер, превращающий образец вещества в раскаленную плазму, которая уже тончайшим слоем наносится на компоненты