Трибология привлекает все большее внимание ученых
Трение может быть полезным. Это свойство исследуется новым прорывным направлением науки о трении - трибологией на основе синергетики (самоорганизации).
О вреде трения в машиностроении известно всем. Это и износ деталей (причина 95% случаев поломок машин). И расход энергии (более половины потребляемого топлива идет на преодоление сопротивления при трении). И лишние траты (расходы на ремонт авиатехники, к примеру, превышают ее стоимость в 5 раз, а станков - и вовсе в 8 раз). И нагрузка на окружающую среду (для замены изношенного оборудования требуется выплавлять все больше чугуна и стали).
А вот о том, что трение может быть полезным, знают единицы. Если вы не из их числа, не огорчайтесь - ученые и сами сделали это открытие совсем недавно. Новое направление трибологии все исследователи в один голос называют прорывным, стратегическим. Оно изучает созидающее действие трения на основе синергетики (или самоорганизации).
Научной базой для этого направления стали два открытия мирового уровня: эффект безызносности при трении (1964 год) и водородное изнашивание металлов (1992 год). Автором открытий и основателем этой научной школы является выдающийся российский ученый - профессор, академик Российской инженерной академии Дмитрий Николаевич Гаркунов.
Суть трибологии на основе самоорганизации - в особом взаимодействии регулярной микрогеометрии детали и металлоплакирующей присадки. Регулярная микрогеометрия - это специальные неровности, искусственно создаваемые на поверхностях трущихся частей, система микровыступов и микровпадин правильной формы. Металлоплакирующая присадка - специальная добавка к смазке, содержащая наночастицы квазижидкостной меди.
Наночастицы меди заполняют шероховатости стальных или чугунных деталей, заменяя трение чугун-сталь или сталь-сталь, трением меди по меди, что снижает коэффициент трения в узлах с 0,1-0,05 до 0,03-0,003. Кроме того, в результате взаимодействия данной смазки и таких специальных шероховатостей на поверхностях трущихся деталей самопроизвольно возникает особая, защитная, непрерывно возобновляющаяся, так называемая сервовитная медная пленка, обладающая феноменальными физическими свойствами. Пленка появляется за счет тепловой и электрической энергии, выделяющейся при трении, и химического взаимодействия элементов.
В итоге процесс трения из разрушительного становится созидательным, подобным движению суставов в скелетах живых организмов, где тоже имеются трущиеся поверхности и аналог металлоплакирующей смазки - хрящевая ткань и сиовиальная жидкость.
Данное направление науки о трении привлекает все большее внимание ученых во всем мире. В России, в Московском государственном техническом университете имени Н. Э. Баумана в настоящее время формируется научная школа по трибологии на основе самоорганизации. Для проведения научной и исследовательской работы здесь оборудовали специальную лабораторию триботехники. В ней разрабатываются новые виды металлоплакирующих смазок, создаются новые способы их испытания. Планируется создание малого предприятия по лицензированию смазочных материалов.
Недавно на межрегиональном научно-практическом семинаре «Итоги реализации эффекта безызносности в процессах металлообработки и эксплуатации», который состоялся в Орехове-Зуеве на научно-производственном предприятии «Респиратор», входящем в холдинг «Авиационные технологии», ученые обсуждали данные последних испытаний моторных масел с металлоплакирующей присадкой в Норвегии и Германии. Эффект от их применения очевиден: расход топлива за счет уменьшения потерь на трение сокращается до 23%.
Новые триботехнологии находят все более широкое применение в транспорте, авиации и флоте, химическом и металлообрабатывающем секторе, тяжелом машиностроении и сельскохозяйственной технике. Их использование уже сегодня позволяет: повысить ресурс машин и оборудования почти в два раза; сократить расход смазочных материалов в 2-3 раза; снизить количество аварий за счет повышения надежности работы узлов трения; снизить потребление запасных частей в два и более раз; снизить загазованность атмосферы при работе транспорта в 2-3 раза.
А в будущем на основе новых нанотрибоматериалов и нанотриботехнологий ученые предполагают создавать такие закрытые долговечные универсальные узлы трения, которые по своему физико-химическому механизму практически ничем не будут отличаться от суставов живых организмов с их естественной самоорганизацией. Другими словами, в технике все больше станут использоваться природные механизмы, а машины все больше станут напоминать животных.
Rostec.ru