Создание чешуйчатых структур на поверхности стали позволяет уменьшить трение и износ различных механизмов

IT новости на Учитель программирования Ру
Змеи являются созданиями, которых боится подавляющее большинство людей, тем не менее, они являются одной из важных составляющих частей экосистемы Земли. Более того, строение тел змей имеет множество уникальных особенностей, некоторые из которых люди могут использовать себе во благо. В частности, змеи способны скользить по разным поверхностям, не нарушая целостности своей кожи, и эту особенность специалисты из Технологического институте Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology, KIT) использовали для создания стали со структурированной поверхностью, что в некоторых случаях позволяет уменьшить силы трения и, как следствие, износ трущихся частей механизмов.

Ключевым моментом уменьшения трения является чешуйчатая структура поверхности кожи змеи. Немецкие ученые при помощи волоконно-оптического лазера создали чешуйчатую структуру на поверхности 8-мм стального болта. Более того, они взяли два болта и нанесли на их поверхность текстуру двух различных типов, узкие и длинные “чешуйки”, подобные чешуйкам кожи питона, и более широкие чешуйки, упорядоченные в виде вертикальных рядов, как у песчаных ящериц некоторых видов.

И оба этих болта были проверены при контакте с двумя другими материалами, с гайкой из стали при условии наличия смазки и с сапфировой гайкой при отсутствии смазки. При наличии смазывающего материала минимальное трение продемонстрировала неструктурированная поверхность болта, не прошедшего через обработку лазером. Структурированные поверхности продемонстрировали увеличение сил трения в 1.6 и 3 раза в случае широких и узких “чешуек” соответственно. Однако, при “сухом” контакте ситуация изменилась на противоположную, самые большие силы трения показала гладкая поверхность.

Проведя измерения изменений сил трения, ученые пришли к выводу, что узкие “чешуйки” на поверхности металла дают максимальное снижение сил трения при контакте сухих поверхностей. Выяснив это, ученые уже запланировали проведение очередных исследований, в которых будут использовано мелкое структурирование поверхности металл и будут измерены количественные показатели сил трения и степени износа.

Предварительные оценки увеличения износостойкости показывают, что текстурирование поверхности чешуйчатыми структурами позволит кардинально увеличить срок службы механизмов, которые работают в сложных условиях, в которых невозможно применить смазочные материалы. К таким механизмам относятся и приводы современных жестких дисков и, вполне вероятно, что в будущем жесткие диски наших компьютеров смогут стать намного надежней и тише, получив некоторые детали, покрытые структурой типа “змеиной кожи”.

Источник


Поделиться ссылочкой: