Разработка ТПУ убережет от износа детали машин и кардионасосы для пациентов

| 555

Специалисты Томского политехнического университета усовершенствовали метод плазмохимического осаждения нового класса алмазоподобных покрытий, эффективных при применении в разных отраслях промышленности и биомедицины. Результаты исследования опубликованы в журнале Surface & Coatings Technology. Также подробности исследования представлены в материале издания РИА Новости.

Фото: hightech.fm

Пленки гидрогенизированного углерода, легированного кремнием и кислородом (структура a-C:H:SiOx), — это новый класс алмазоподобных покрытий. Как следует из названия, ценность таких покрытий связана с их способностью обеспечивать некоторые из свойств алмаза (твердость, износостойкость и гладкость) на поверхности практически любого материала. Ученые считают такие пленки крайне перспективными за счет высоких механических свойств, химической инертности, биосовместимости и хорошей оптической прозрачности в инфракрасных спектральных диапазонах. Они могут применяться для увеличения абразивной износостойкости материала и использоваться при изготовлении деталей станков, двигателей суперсовременных автомобилей или имплантированных насосов человеческого сердца.

Для нанесения этих пленок на детали обычно применяется метод плазмохимического осаждения с использованием высокочастотного разряда. Специалисты ТПУ и Института сильноточной электроники СО РАН исследовали, как условия формирования пленок влияют на их механические свойства, и предложили новый подход, позволяющий улучшить метод плазмохимического осаждения.

«Мы осаждали пленки в несамостоятельном дуговом разряде с накальным катодом. Разряд питался постоянным током, а для изменения свойств получаемых пленок на подложку подавалось импульсное среднечастотное (~100 кГц) биполярное напряжение смещения», — рассказал РИА Новости доцент Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга ТПУ Андрей Соловьев.

Фото: пленки, нанесенные при разных значениях давления / Surface & Coatings Technology

По его словам, такой подход позволяет уменьшить стоимость источника электропитания и преодолеть ограничения мощности разряда и размера обрабатываемых изделий.

Исследователи подтвердили эффективность метода на практике, нанеся пленки на титановые элементы дисковых насосов для механической поддержки сердца. Это уменьшило шероховатость и коэффициент трения деталей кардионасоса и снизило опасность для кровотоков.

В ходе исследования, ученые также подробно изучили твердость, модуль упругости, индексы пластичности и сопротивления пластической деформации полученных пленок.

«Мы показали, что физико-механические свойства пленок сильно зависят от условий их осаждения — давления рабочего газа и параметров напряжения смещения подложки — и могут регулироваться в широком диапазоне», — отметил Андрей Соловьев.

По мнению авторов, результаты исследования имеют особое значение для промышленности, поскольку позволят повысить устойчивость к износу деталей различных механизмов, в том числе, автомобилей.