После тысячелетий развития сельского хозяйства плуг, а особенно его ключевая часть — лезвие — казалось бы, обрел завершенную идеальную форму и дальше его совершенствовать просто некуда. Однако немецкие ученые работают над его ультрасовременной версией.

Современное лезвие плуга с алмазоподобным покрытием
Экспериментальное и обычное лезвие после одного и того же количества работы

За тысячи лет использования плуг из простой деревянной рамы с торчащим из нее заостренным колом превратился в современное устройство, монтируемое на трактор и снабженное десятками острых лезвий сложной формы. Но эволюция плуга не закончена: ученые нашли способ еще более усовершенствовать его.

По словам авторов проекта, ежегодно только в их родной Германии фермерские хозяйства расходуют около миллиарда литров топлива, и более половины его при вспахивании уходит впустую — на преодоление трения между лезвием плуга и почвой. Чтобы снизить эти потери, ученые предлагают использовать лезвия с алмазоподобным покрытием, которые будут идти сквозь грунт почти как сквозь масло.

Такие покрытия состоят из атомов углерода, образующих между собой смесь разных связей — то как у графита, то как у алмаза. Это обеспечивает, с одной стороны, необходимую для нанесения покрытия аморфность, а с другой — ряд полезнейших свойств, таких как высочайшая твердость и износоустойчивость, химическая и биологическая инертность, низкий коэффициент трения. Алмазоподобные покрытия широко используются в промышленности — для покрытия лезвий режущих инструментов и трущихся деталей (подшипников, поршней и т. д.). Находят они применение и в гоночных автомобилях Формулы 1 и NASCAR — и просто в жестких дисках персональных компьютеров.

Нанеся подобное покрытие на лезвие плуга, немецкие ученые добились заметного снижения трения, которое испытывает лезвие, двигаясь сквозь почву. По их словам, для вспахивания требовалось применять на 30% меньшее усилие. Это означает, что фермеры смогут использовать на тех же работах тракторы меньшей мощности, которые отличаются не только пониженным расходом топлива, но и меньшим разрушительным влиянием на грунт. Косвенно такой плуг позволит экономить и воду: менее сдавленная, рыхлая почва хуже теряет влагу. Наконец, алмазоподобное покрытие делает лезвие куда более устойчивым к коррозии и увеличивает срок его службы. Для лезвия плуга это важно: по словам авторов проекта, износ обычного лезвия за сезон может достигать 50%.

Словом, выгоды и перспективы очевидны. Теперь перед разработчиками стоит главная задача — добиться того, чтобы покрытие не «слетало» с основы лезвия. Пока что они экспериментируют с различными материалами для этой основы, включая различные виды стали, углеволокно и карбид вольфрама. Плуг движется в 21-й век.

О других перспективах сельского хозяйства читайте в статье «Помидоры с зубами».

По пресс-релизу Fraunhofer-Gesellschaft