Создан алгоритм для точного прогнозирования свойств нанопокрытий
Молодой ученый ЮФУ представил новую компьютерную методику, позволяющую с высокой точностью прогнозировать механические свойства современных покрытий. Разработанный подход основан на методах молекулярной динамики и уже успешно применен для анализа углеродных покрытий на никелевой подложке.
Все началось несколько лет назад с разработки методики расчета твердости покрытий. Особый интерес для инженера фронтирной лаборатории рентгеноспектральной нанометрологии Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ, кандидат физико-математических наук Юрия Русалева в этих исследованиях представляют углеродные покрытия, которые не только значительно улучшают механические свойства материалов – снижают трение и повышают износостойкость, но и часто обладают привлекательным внешним видом.
Так, после нескольких лет исследований в этой области молодой ученый создал методику, особенность которой является возможность компьютерного моделирования процесса наноиндентирования – стандартного метода исследования твердости материалов. В традиционных экспериментах алмазная игла специальной формы (индентор) вдавливается в материал, а прибор фиксирует зависимость прилагаемой силы от глубины проникновения. Ученые смогли воспроизвести этот процесс в цифровом формате, создав виртуальный аналог индентора, что позволяет получать точные данные о свойствах покрытий без дорогостоящих лабораторных испытаний. Работы велись в программе Lammps – свободный пакет для классической молекулярной динамики.
Важным достижением стало применение этой методики коллегами из Уфимского университета науки и технологий для исследования углеродного напыления на никеле. В ходе работы удалось детально изучить процесс разрушения покрытия под нагрузкой, рассчитать его ключевые свойства и провести анализ образования трещин. Эти данные имеют принципиальное значение для разработки новых, более совершенных покрытий.
«Особый практический интерес представляют многослойные композитные системы. Например, комбинация из железной основы, никелевого промежуточного слоя и верхнего углеродного напыления. Железо обеспечивает основные механические свойства, никель защищает от коррозии, а углеродное покрытие не только дополнительно повышает коррозионную стойкость, но и увеличивает твердость в три раза по сравнению с чистым никелем. При этом все преимущества достигаются при минимальном увеличении массы благодаря тонкослойному нанесению», – отмечает Юрий Русалев.
Такие инновационные напыления уже находят применение в самых разных областях – от тяжелой промышленности, где защищают от износа ответственные детали в амортизаторах и других механизмах, до ювелирной отрасли. Ярким примером являются премиальные часы Casio с DLC-покрытием (Diamond-Like Carbon). Даже в спортивном оборудовании, например в велосипедных вилках, специальные покрытия значительно снижают трение и повышают износостойкость.
С экономической точки зрения применение таких функциональных покрытий оказывается значительно выгоднее, чем использование более дорогих коррозионно-стойких материалов в качестве основы. Разработанная методика компьютерного моделирования открывает новые возможности для ускоренной разработки и оптимизации защитных покрытий с заданными свойствами для различных отраслей промышленности.
В настоящее время исследовательская группа продолжает работу по адаптации методики для других типов покрытий и расширению возможных сфер применения этой перспективной технологии.
Результаты исследования, проведенного в рамках реализации стратегического проекта «Технологии полного цикла для экспресс-разработки функциональных материалов под управлением искусственного интеллекта» программы «Приоритет-2030» ЮФУ (нацпроект «Молодежь и дети»), изложены в научном журнале Surfaces and Interfaces.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Считается, что современная музыка стала простой и даже примитивной. Ученые из Италии математически проверили эту гипотезу и подтвердили, что даже самые сложные жанры со временем стали дрейфовать к простоте и повторам одних и тех же составляющих.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
Вода из другой звездной системы оказалась не похожа на земную: в составе третьего межзвездного объекта нашли рекордное содержание дейтерия — тяжелого изотопа водорода. Этот химический след указывает на необычные условия формирования системы, где возникла комета, и меняет представления о сценариях рождения далеких планетных систем.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно