AILINCOM logo AILINCOM
ЮФУ разработал цифровую методику для прогнозирования свойств защитных покрытий
Cursus

Cursus

May 8, 2025
Основная категория
Research and development · Biotechnology
Дополнительные
Ecology and environment · Green Technologies

ЮФУ разработал цифровую методику для прогнозирования свойств защитных покрытий

ЮФУ разработал цифровую методику для прогнозирования свойств защитных покрытий

Ученые ЮФУ создали метод компьютерного моделирования, позволяющий точно прогнозировать твердость и износостойкость современных покрытий, ускоряя разработку новых материалов.

CursusЮФУ разработал цифровую методику для прогнозирования свойств защитных покрытий

Молодой ученый Южного федерального университета (ЮФУ) разработал новый компьютерный метод, позволяющий с высокой точностью прогнозировать механические характеристики современных покрытий. Основой инновационного подхода стали методы молекулярной динамики, которые уже успешно применены для анализа углеродных покрытий на никелевых подложках.

История разработки началась несколько лет назад с создания методики расчета твердости покрытий. Кандидат физико-математических наук Юрий Русалев — инженер фронтирной лаборатории рентгеноспектральной нанометрологии Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ — проявляет особый интерес к углеродным покрытиям. Такие слои не только существенно улучшают механические свойства материалов, снижая коэффициент трения и увеличивая износостойкость, но нередко придают изделиям эстетичный вид.

Многолетние исследования позволили молодому ученому создать уникальный инструмент — метод компьютерного моделирования процесса наноиндентирования, который имитирует стандартную процедуру измерения твердости материала. В классических испытаниях алмазный индентор (игла определенной формы) внедряется в поверхность материала, а оборудование регистрирует зависимость между приложенной силой и глубиной проникновения. Новая методика позволяет повторить этот процесс виртуально: цифровой аналог индентора «вдавливается» в модель покрытия, что дает точные данные о его свойствах, исключая необходимость дорогостоящих лабораторных экспериментов. Все симуляции проводились в программном пакете Lammps — одной из ведущих платформ для молекулярно-динамического моделирования.

Существенным достижением стало использование данной компьютерной методики исследователями Уфимского университета науки и технологий для изучения углеродных напылений на никеле. Специалисты смогли подробно проанализировать процесс разрушения покрытия под нагрузкой, вычислить ключевые параметры и исследовать механизмы образования трещин. Подобные данные критически важны для проектирования более совершенных покрытий.

Юрий Русалев отмечает, что наибольший практический интерес вызывают многослойные композитные системы. Например, сочетание железной основы, никелевого промежуточного слоя и внешнего углеродного напыления демонстрирует превосходные свойства: железо придает прочность, никель защищает от коррозии, а углерод не только дополнительно улучшает антикоррозионные характеристики, но и втрое увеличивает твердость по сравнению с чистым никелем. Причем все эти преимущества достигаются без значительного увеличения массы благодаря тонкослойному нанесению.

Подобные инновационные покрытия уже находят применение в самых разных сферах — от тяжелого машиностроения, где они защищают элементы амортизаторов и других механизмов от износа, до ювелирной отрасли. К примеру, известны премиальные часы Casio с DLC-покрытием (Diamond-Like Carbon). Специальные покрытия востребованы даже в спортивном инвентаре, например, в велосипедных вилках, где они заметно снижают трение и увеличивают срок службы деталей.

С экономической точки зрения использование таких функциональных покрытий оказывается гораздо выгоднее, чем производство изделий из дорогих коррозионно-стойких материалов. Новый метод компьютерного моделирования открывает широкие перспективы для ускоренной разработки и оптимизации защитных покрытий с заданными характеристиками для самых разных отраслей промышленности. В настоящее время команда ЮФУ работает над адаптацией своей методики для новых видов покрытий и расширением сфер применения технологии.

Итоги исследования, реализованного в рамках стратегического проекта «Технологии полного цикла для экспресс-разработки функциональных материалов под управлением искусственного интеллекта» программы «Приоритет-2030» ЮФУ (нацпроект «Молодежь и дети»), опубликованы в научном журнале Surfaces and Interfaces.

0 —

Comments (0)

Hot

Qnap has announced new NAS devices for video production

Oct 2, 202610/2/26 · 0 reactions

Tesla opened credit lines worth $30 billion

Oct 2, 202610/2/26 · 0 reactions

Air travel is on the rise, but new regulations are making the market more complicated.

Oct 1, 202610/1/26 · 0 reactions
Recommended
Cloud Computing

Qnap has announced new NAS devices for video production

Qnap has introduced three new NAS systems designed for video production tasks, equipped with USB4 ports for high-speed data transfer. These devices support various connection modes and are intended for use with high-capacity hard drives and SSDs.

Financial Analysis

Tesla opened credit lines worth $30 billion

Tesla has opened credit lines totaling $30 billion to finance major investments amid declining profits and rising capital expenditures. The new agreement expands the company's financial flexibility as it faces increasing pressure on its business.

Transportation Logistics

Air travel is on the rise, but new regulations are making the market more complicated.

Air transportation is becoming an increasingly important part of logistics, especially amid the instability of sea shipping. However, new regulations for preparing air waybills are creating additional challenges and risks for market participants.