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 «скользким»! 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 механизмов.

Ну а о том, откуда взялся сам тефлон — кстати, он тоже был открыт совершенно случайно, — вы можете узнать из нашей статьи «Скользкий тип».

По пресс-релизу Ames Laboratory