Samomazné vrstvy na bázi dichalkogenidů přechodových kovů (TMD) dopované uhlíkem

Ztráty třením tvoří jedny z největších energetických ztrát vůbec a jsou odhadovány na procenta HDP. Jedním z efektivních prostředků, jak snížit tření mechanických součástí, je použití tekutých maziv. Tato maziva však mají mnoho nevýhod (nutnost jejich doplňování a vodotěsného uzavření mechanického systému, zátěž životního prostředí, omezená účinnost v případě mnoha materiálů atd.) a jsou nahrazována mazivy pevnými. TMD jsou nejúčinnějším pevným mazivem vůbec. Za ideálních okolností (v ultravysokém vakuu) vykazují minimální tření, tzv. superlubricity effect. jejich vlastnosti se však výrazně zhoršují, pokud jsou vystaveny běžným podmínkám, jako je vlhký vzduch. Vrstvy TMD jsou navíc měkké a neodolávají vyšším kontaktním tlakům.

Abychom překonali nevýhody TMD vrstev a zároveň zachovali jejich malý třecí součinitel, dopovali jsme je uhlíkem. Série testů ukázala, že nově připravené vrstvy TMD-C jsou schopny odolávat velmi vysokým tlakům a současně jejich třecí součinitel je mnohem menší než u stávajících materiálů. Z vědeckého hlediska je patrně nejzajímavější formování tenké (řádově nanometry) tribovrstvy exkluzivně sestávající z TMD fáze a dále pak reorientace TMD uvnitř uhlíkové matrice.

Vrstvy jsou v současné době testovány přímo v aplikacích předními světovými firmami.

Náhodně orientované MoSe2 v amorfní uhlíkové matrici (vlevo) se reorientují v průběhu otěrového testu (vpravo). Vzorek byl připraven metodou FIB, obrázek pak pořízen HR-TEM.

Povlakovaná součástka pro automobilový průmysl (TMD-C vrstva)

Výzkumné skupiny

Skupina pokročilých materiálů

Výzkumné téma

Materiály

Navrhuje, připravuje a testuje nové progresivní tenké vrstvy, které splňují specifické požadavky (optické, elektrické, mechanické a další) a mohou být přímo aplikovány v praxi. Zabývá se rovněž vývojem depozičních procesů, zejména magnetronového naprašování a konstrukcí povlakovacích systémů.

Za stránku zodpovídá: Ing. Mgr. Radovan Suk