Ученые физико-технического факультета Томского государственного университета исследуют композиты на основе сверхвысокотемпературной керамики. Как пояснили в пресс-службе ТГУ, материалы способны «залечивать» поверхностные повреждения прямо во время работы двигателей. Разработка предназначена для аэрокосмических систем и энергетического оборудования, где традиционные смазочные масла разлагаются при температурах выше 300°C. В гиперзвуковых аппаратах и турбинах нагрев контактных поверхностей достигает 900–1500°C. При таких условиях детали работают в режиме сухого трения, что ведет к ускоренному износу. Решение — высокоэнтропийные бориды. Это соединения нескольких металлов с бором, которые обладают термостойкостью и способностью к адаптации.
Сформированный тонкий многослойный «трибослой» из многокомпонентных оксидов в роли смазки будет снижать коэффициент трения и одновременно, подобно жидкому стеклу, «затекать» в микродефекты и трещины — и обеспечит процесс самозалечивания. Трибохимический синтез будет управляемым, с обратимым откликом на стимул в реальном времени. Так что полученные композиты с комбинированными функциями самосмазывания и самовосстановления могут демонстрировать элементы «интеллектуального» поведения
Мировая практика изучения подобных материалов ограничена механическими либо низкоскоростными испытаниями. Томские физики исследуют поведение керамики при скоростях скольжения до 37 м/с, когда трение мгновенно раскаляет поверхность выше 1000°C. В центре внимания — шестикомпонентный диборид титана, циркония, ниобия, гафния, тантала и вольфрама с карбидом кремния.
Согласно гипотезе, при экстремальном трении компоненты керамики и стали взаимодействуют с кислородом воздуха. Запускаются химические реакции, создающие систему смазки и восстановления. Метод проверки — трибологические испытания «палец-диск», где датчики фиксируют силу трения и температуру. Ранее коллектив ТГУ установил, что при скоростях 22–37 м/с на поверхности керамики ZrB₂-20% SiC образуется боросиликатное стекло. Оно снижает трение до 0,2–0,3 и герметизирует микротрещины. Новое исследование многокомпонентных композитов позволит сформулировать принципы создания материалов для наиболее нагруженных узлов.
В ходе исследований установлено, что изучаемые композиты пригодны для изготовления высокоскоростных подшипников с комбинированной парой трения. Проект поддержан Российским научным фондом на 2026–2027 годы.
Ранее Наука Mail рассказывала про открытие уральских химиков, которое упростит создание новой керамики.
