«Скользкая» керамика улучшит работу устройств в экстремальных условиях
4 Апреля 2018

Физики ТГУ разрабатывают технологию синтеза «скользкой» керамики, сочетающей в себе высокую твердость и очень низкий коэффициент трения. Керамику можно будет напылять на различные детали, тем самым увеличивая их износостойкость. Суть технологии в использовании соединения AlMgB14 (алюминий-магний-бор), физико-механические свойства которого значительно выше, чем у существующих аналогов, а стоимость – ниже.

Состав, который будут синтезировать ученые, востребован в области машино- и авиастроения. Его можно наносить на различные детали, которые работают в экстремальных условиях: при высоких температурах, в постоянном трении или контакте с агрессивными веществами, в круглосуточном режиме. Такие износостойкие покрытия помогают продлить срок эксплуатации и, как следствие, снизить затраты на амортизацию и ремонт. Теоретически эту керамику можно напылять даже на бытовые вещи, например, на ножи, делая их прочнее.

Нанесением состава на основе AlMgB14 в России никто, кроме ученых ТГУ, не занимается.

Запуск высокотемпературной печи для экспериментов.jpg

– Ближайшие аналоги соединения AlMgB14 – это оксид алюминия, диоксид циркония, и они не такие «скользкие». У этих материалов коэффициент трения варьируется от 0,12 до 0,7, в то время как коэффициент трения AlMgB14 в 6 раз меньше, – объясняет один из участников работ по синтезу новой керамики Павел Никитин. – Эти показатели даже меньше, чем у тефлона, хотя мы все знаем про тефлоновые сковородки.

Ученые ТГУ наносят керамическое покрытие на детали методом магнетронного распыления. Для этого из материала на основе AlMgB14 готовится так называемая мишень – диск, который распыляется на нужную поверхность, когда на него посылают сильный магнитный импульс.

Стоимость производства такого диска, по предварительным оценкам, варьируется от 10 до 15 тысяч рублей, в то время как диски из других материалов обойдутся в 15–30 тысяч рублей. 

Изучением боридов (соединений, в которые входит бор) в ТГУ занимаются в лаборатории высокоэнергетических и специальных материалов НИИ ПММ, и анализ свойств AlMgB14 является лишь одним из направлений. В 2018 году Павел Никитин получил поддержку программы «УМНИК» на исследования AlMgB14. До 2020 года ученый должен будет синтезировать материал и создать малое инновационное предприятие, которое продолжит работу по его продвижению на рынок. 

Сейчас сотрудники лаборатории занимаются отработкой технологии получения нового керамического покрытия, чтобы исключить появление сторонних примесей, которые ухудшают свойства мишеней.