Спирт - идеальная смазка для микромашин

В большинстве узлов трения современных машин используют вязкие жидкости, которые способствуют снижению трения в местах контакта двух твердых тел. Чем меньше размеры трущихся тел, тем меньшей вязкостью должны обладать жидкости. Точные механизмы используют так называемое веретенное масло, но оно слишком вязкое для MEMS-устройств. Напомним, что микроэлектромеханические устройства имеют размеры деталей, которые сравнимы с толщиной волоса, а силы взаимодействия между этими деталями сопоставимы с весом тысячи эритроцитов.

MEMS-устройства уже вышли из стен лабораторий и применяются в различных датчиках (например, при срабатывании подушек безопасности в автомобилях), микродвигателях, управляющих движением зеркал в оптических системах или движением чернил в струйных принтерах. В настоящее время проблема смазки MEMS-систем решается с помощью твердых смазочных материалов на основе карбидов или нитридов. У них есть серьезный недостаток - быстрый износ самого материала, который обычно наносят на поверхность MEMS, а заменить материал - задача довольно сложная. К тому же смазки, как твердые, так и жидкие - вещества гидрофобные, и они плохо смачивают поверхность твердого тела, что делает затруднительным попадание внутрь различных дефектов на поверхности.

Американские исследователи испытали целый ряд спиртов. Спирт обладает очень ценным физико-химическим достоинством. Одна часть его проявляет гидрофильные свойства, благодаря которым он растворяется в воде, другая - гидрофобные, как у большинства углеводородов. Растворяясь в тонком слое воды на поверхности диоксида кремния, спирт образует мономолекулярный слой, наружная часть которого и обеспечивает смазывающие свойства для MEMS-устройств. Чтобы получить такой мономолекулярный слой, молекулы спирта осаждали из газовой фазы, при этом слой получается только при тщательно подобранном количестве вещества в газе. Ученые собираются испробовать и другие способы создания мономолекулярного слоя спиртов. Уже сейчас просматриваются возможные применения нового метода смазки - например, для регенерации отработавших датчиков подушек безопасности (сейчас их приходится выбрасывать).