В мире современных технологий защитные покрытия играют ключевую роль, продлевая срок службы деталей в промышленности, авиации, медицине и даже ювелирном деле. Однако традиционные методы тестирования их прочности требуют дорогостоящих лабораторных испытаний. Российские ученые нашли способ ускорить и удешевить этот процесс благодаря цифровому моделированию.
Молодой исследователь Южного федерального университета, кандидат физико-математических наук Юрий Русалев разработал компьютерную методику, позволяющую с высокой точностью прогнозировать механические свойства покрытий. В основе подхода лежит метод молекулярной динамики, который имитирует процесс наноиндентирования — стандартного способа измерения твердости материалов. В реальных экспериментах алмазная игла вдавливается в поверхность, а прибор фиксирует сопротивление материала. Ученые смогли воссоздать этот процесс в виртуальной среде, используя программу Lammps, что позволяет получать точные данные без дорогостоящих испытаний.
Особый интерес в исследовании представляют углеродные покрытия, которые не только повышают износостойкость материалов, но и часто обладают эстетической привлекательностью. Например, их используют в производстве премиальных часов Casio с DLC-покрытием (Diamond-Like Carbon), а также в спортивном оборудовании, таком как велосипедные вилки, где снижение трения критически важно.
Коллеги из Уфимского университета науки и технологий уже применили методику для анализа углеродного напыления на никелевой подложке. В ходе моделирования удалось детально изучить процесс разрушения покрытия под нагрузкой, рассчитать его ключевые характеристики и проанализировать образование трещин. Эти данные имеют огромное значение для создания новых, более устойчивых материалов.
С экономической точки зрения такие покрытия выгоднее, чем использование дорогих коррозионностойких материалов в качестве основы. Новый метод компьютерного моделирования открывает возможности для быстрой разработки и оптимизации покрытий с заданными свойствами, что особенно важно для авиации, машиностроения и медицинской промышленности.
В ближайшее время ученые планируют адаптировать методику для других типов покрытий и расширить сферы ее применения, что может привести к новым прорывам в материаловедении.
Ранее химики совершили прорыв в создании антибактериальных материалов, разработав уникальный метод синтеза нанокомпозита на основе оксида алюминия и серебра. Этот материал демонстрирует высокую эффективность в борьбе с бактериями и может быть использован в самых разных сферах — от медицины до производства спецодежды.
