Огляд наноматерівалів та нанотехнологій та перспективи їх використання в газових опорах шпиндельних вузлів

Abstract

В статті розглянуто сучасні наноматеріали та нанотехнології, їх класифікація та методи отримання і нанесення.Об’єкт дослідження – наноматеріали та нанотехнології.Мета роботи – визначення переваг зміцнення поверхонь наноматеріалами та нанотехнологіями на поверхнях газових опор.Розвиток новітніх методів та досліджень в галузі наноматеріалів та нанотехнологій привів до кардинальних змін у майже всіх напрямках людської діяльності: в матеріалознавстві, машинобудуванні, енергетиці, електроніці, медицині та багатьох інших. Поряд з іншими новітніми технологіями, нанотехнології є фундаментом науково-технічного прогресу.Переваги впровадження та використання наноматеріалів залежать, певною мірою, від їх типів структур. Властивості наноматеріалів в значній мірі визначаються характером розподілу, формою і хімічним складом кристалітів (нанорозмірних елементів), з яких вони складаються.Для наночастинок весь матеріал буде працювати як приповерхневий шар, товщина якого оцінюється в діапазоні близько 0,5...20 мкм. Можна також вказати на тонкі фізичні ефекти, які проявляються в специфічному характері взаємодії електронів з вільною поверхнею.Нерівність меж зерен викликає виникнення високих напруг і спотворення кристалічної решітки, зміна міжатомних відстаней і поява значних зсувів атомів, аж до втрати далекого порядку. Результатом є значне підвищення мікротвердості.Важливим чинником, що діє в наноматеріалах є також схильність до появи кластерів.Виявилося, що матеріали з нанорозмірним зерном відрізняються крихкістю. При використанні методів інтенсивної пластичної деформації вдається знизити прояв цього неприємного ефектуТехнології обробки поверхні матеріалів до теперішнього часу є однією з найдинамічніших галузей науки про матеріали. Методи, пов'язані зі створенням на поверхні матеріалів, особливо металевих, модифікованих шарів, достатньо вивчені, відпрацьовані і широко застосовуються на практиці. Аналіз літературних даних, показав, що розмір кристалітів в плівках, отриманих за технологіями вакуумного нанесення, може досягати 1–3 нм.Покращити характеристики та властивості матеріалів газових опор можливо шляхом нанесення нанопокриттів вуглецю. Нановуглецеві покриття забезпечують високі характеристики робочих поверхонь пар тертя: високу електропровідність та теплопровідність, дуже низький коефіцієнт тертя, високу міцність та ударну в'язкість, корозійну стійкість при нормальних та підвищених температурах.

В статье рассмотрены современные наноматериалы и нанотехнологии, их классификация и методы получения и нанесения. Объект исследования – наноматериалы и нанотехнологии. Цель работы – определение преимуществ укрепления поверхностей наноматериалами на поверхностях газовых опор.Развитие новейших методов и исследований в области наноматериалов и нанотехнологий привели к кардинальным изменениям во многих направлениях человеческой деятельности: в материаловедении, машиностроении, энергетике, электронике, медицине и многих других. Наряду с другими новейшими технологиями, нанотехнологии являются фундаментом научно-технического прогресса. Преимущества внедрения и использования наноматериалов зависят в определенной степени от их типов структур. Свойства наноматериалов в значительной степени определяются характером распределения, формой и химическим составом кристаллитов (наноразмерных элементов), из которых они состоят. Для наночастиц весь материал будет работать как приповерхностный слой, толщина которого оценивается в диапазоне около 0,5...20 мкм. Можно также указать на тонкие физические эффекты, которые проявляются в специфическом характере взаимодействия электронов со свободной поверхностью. Неравенство границ зерен вызывает возникновение высоких напряжений и искажения кристаллической решетки, изменение межатомных расстояний и появление значительных сдвигов атомов, вплоть до потери дальнего порядка. Результатом является значительное повышение микротвердости. Важным фактором, действующим в наноматериалах, является также склонность к появлению кластеров. Оказалось, что материалы с наноразмерным зерном отличаются хрупкостью. При использовании методов интенсивной пластической деформации, удается снизить проявление этого неприятного эффекта Технологии обработки поверхности материалов до настоящего времени является одной из самых динамичных отраслей науки о материалах. Методы, связанные с созданием на поверхности материалов, особенно металлических, модифицированных слоев, достаточно изучены, отработаны и широко применяются на практике. Анализ литературных данных показал, что размер кристаллитов в пленках, полученных по технологиям вакуумного нанесения, может достигать 1–3 нм. Улучшить характеристики и свойства материалов газовых опор возможно путем нанесения нанопокрытий углерода. Наноуглеродные покрытия обеспечивают высокие характеристики рабочих поверхностей пар трения: высокую электропроводность и теплопроводность, очень низкий коэффициент трения, высокую прочность и ударную вязкость, коррозионную стойкость при нормальных и повышенных температурах.

The article deals with modern nanomaterials and nanotechnologies, their classification and methods of production and application.The object of research is nanomaterials and nanotechnologies.The purpose of this work is to determine the advantages of reinforcing surfaces with nanomaterials on the surfaces of gas supports.The development of new methods and research in the field of nanomaterials and nanotechnologies led to cardinal changes in many areas of human activity: in materials science, engineering, energy, electronics, medicine and many others. Along with other advanced technologies, nanotechnology is the foundation of scientific and technological progress.Advantages of the introduction and use of nanomaterials depend to some extent on their types of structures. The properties of nanomaterials are largely determined by the nature of the distribution, shape and chemical composition of the crystallites (nanoscale elements) from which they consist.For nanoparticles, the entire material will work as a near-surface layer, the thickness of which is estimated in the range of about 0.5 ... 20 μm. One can also point out the subtle physical effects that manifest themselves in the specific nature of the interaction of electrons with a free surface.Inequality of grain boundaries causes the occurrence of high stresses and distortions of the crystal lattice, a change in the interatomic distances, and the appearance of significant atomic shifts, up to the loss of long-range order. The result is a significant increase in microhardness.An important factor in nanomaterials is also the propensity for the appearance of clusters.It turned out that materials with nanoscale grain differ brittleness. When using the methods of intensive plastic deformation, it is possible to reduce the manifestation of this unpleasant effectTechnology of surface treatment of materials to date is one of the most dynamic branches of the science of materials. The methods associated with the creation on the surface of materials, especially metallic, modified layers, are sufficiently studied, worked out and widely used in practice. Analysis of literature data showed that the crystallite size in films obtained by vacuum deposition techniques can reach 1-3 nm.Improve the characteristics and properties of gas supports materials by applying carbon nanocoats. Nanocarbon coatings provide high characteristics of the working surfaces of friction pairs: high electrical conductivity and thermal conductivity, very low coefficient of friction, high strength and toughness, corrosion resistance at normal and elevated temperatures.