Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения

Г.С. ИВАСЫШИН Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения нновационно ориентированное развитие российской экономики возможно только на основе превращения науки в реальную производительную силу путем создания и эффективного использования научных открытий, патентов.

Открытием в области естественных наук признается установление явлений, свойств, законов (закономерностей) или объектов материального мира, ранее не установленных и доступных проверке.

Лауреат Нобелевской премии по физике Ричард Фейнман заявлял: «Провести точные количественные эксперименты в трении весьма сложно, и законы трения, несмотря на огромное практическое значение точного анализа, до настоящего времени как следует не изучены …, с учетом всей проделанной работы удивительно, что до сих пор не достигнуто более глубокого понимания вопроса» [1]. Академик А.Ю. Иш-линский, характеризуя состояние теоретической механики, отметил в 1998 г., что в этой детально разработанной области современного естествознания остаются «две нерешенные до сих пор проблемы: проблема трения и проблема турбулентности». Нобелевский лауреат Ричард Фейнман считал, что сверхтекучий гелий поможет решить последнюю нерешенную задачу классической физики, связанную с расчетом модели турбулентности.

Одним из современных направлений в области механики и машиноведения является микромеханика, или нанотехнология. Методы и средства классической трибологии здесь не приемлемы в полном объеме. Развитие нанотехнологий и появление нового класса приборов ми-кроэлектромеханических и наноэлектромеханических систем привело к необходимости управления трибологическими процессами в микро-и наномасштабах [2], развитию теоретических и экспериментальных методов исследования в области нанотрибологии [3, 4, 5, 6, 7, 8].

Создание нового класса микроэлектромеханических систем, микротехнологий, наноэлектроники, различных микроинструментов и приборов на основе научных открытий в области микро- и нанотрибологии [3, 4, 5, 6] приведет, на наш взгляд, к новым конкурентоспособным результатам, связанным, в частности, с применением трибосопряжений

Г.С. ИВАСЫШИН Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения с гелиевым изнашиванием [7]. Использование водорода в качестве топлива в автомобильном двигателе, а также развитие водородной энергетики актуализирует создание материалов на основе научных открытий (Диплом №289, Диплом №302) для пар трения с гелиевым изнашиванием в трибосистемах с возможностью подавления водородного изнашивания на основе реализации углеродно-азотного цикла (эффекта) [5], а также реализации протон-протонного цикла [6] в зоне трения. Использование пар трения с гелиевым изнашиванием даст возможность управлять трением (за счет сверхтекучести гелия) в микротрибосистемах.

«По мнению профессора Ю.М. Лужнова (ВНИИЖТ, Москва), «результаты трения, износа и эффективности смазочного действия в машинах определяются свойствами и процессами, происходящими в самих материалах трущихся тел, в их поверхностных слоях, на поверхностях раздела их фаз и в самом разделяющем слое» [9]. Знание особенностей и закономерностей изменений позволяют направленно воздействовать на результаты фрикционного взаимодействия тел, создавать новые материалы, технологии и конструкции современных машин, бережно расходовать энергию и в меньшей мере воздействовать на окружающую среду, а также повышать надежность машин в работе [9].

Сложность процессов изнашивания заключается в динамике этих процессов, протекании их в тончайших поверхностных слоях при трении, в то время как изучение их в основном ведется по результатам в статике.

Обобщение основных направлений развития взглядов на природу изнашивания изложено в работах Ф. Боудена и Д. Тэйбора (адгезионнодеформационная природа изнашивания), И.В. Крагельского и Г. Фляй-шера (усталостная и энергетическая природа изнашивания), Б.И. Ко-стецкого (физико-химический подход к процессам изнашивания), М.М. Хрущова и М.М. Тенненбаума (абразивная природа изнашивания) [10].

Теоретические и экспериментальные исследования в области физико-химической механики процессов трения и изнашивания (постулат акад. П.А. Ребиндера) непосредственно учитывается двумя основополагающими триадами внешнего трения и изнашивания твердых тел, которые сформулированы И.В. Крагельским и А.В. Чичинадзе [10]. По И.В. Крагельскому, в этих триадах рассматривают три последовательных и взаимосвязанных этапа процесса трения:

Г.С. ИВАСЫШИН Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения

• 1)    взаимодействие поверхностей твердых тел с учетом влияния среды;

• 2)    изменение свойств поверхностных слоев контактирующих тел с учетом влияния окружающей среды;

• 3)    разрушение поверхностей (износ) вследствие двух предыдущих этапов.

По А.В. Чичинадзе, эту основополагающую триаду И.В. Крагель-ского дополняют следующие параметры трения и износа:

• 1)    физико-химические и механические свойства материалов пары трения и окружающей среды;

• 2)    микро- и макрогеометрия контактирующих элементов и коэффициент взаимного перекрытия;

• 3)    режим трения по нагрузке, скорости скольжения, начальной, текущей объемной и поверхностной температуре и градиенту температур и механических свойств по координате и времени.

Взаимодействие поверхностей при трении подчиняется закономерностям теории диссипативных систем, в том числе и коллективных синергетических. По теории Л.И. Бершадского [11], структурнодинамическая концентрация трибосистем рассматривает их как подклассы нелинейных диссипативных образований, в которых осуществляются процессы радиации, электропроводности, диффузии, деформации, удара, внутреннего трения и т.д.

Исследованию энергетических соотношений при внешнем трении металлов посвящена работа А.Д. Дубинина [12]. Теоретические и экспериментальные исследования наименьших скоростей показывают, что относительное движение тел, находящихся в контакте, может происходить только с определенной предельно минимальной конечной скоростью, но не бесконечно малой. При таком движении происходит непрерывное сочетание относительного покоя и относительного движения, т.е. проявляется синтез прерывности и непрерывности движения. Этот факт имеет большое значение при анализе механического эффекта при трении твердых тел.

«Потери от трения и износа в развитых государствах достигают 5–6% национального дохода, а преодоление сопротивления трения поглощает во всем мире 20–25% вырабатываемой в год энергии. Повышение экономически и экологически целесообразной долговечности и надежности машин, технологического оборудования и инструмен-

Г.С. ИВАСЫШИН Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения та непосредственно связано с повышением износостойкости. Решение этой актуальной задачи возможно только на базе глубоких, научно обоснованных знаний. Управление трением, правильный выбор материалов по критериям трения и износостойкости, рациональное конструирование узлов трения и деталей машин и оптимизация условий эксплуатации могут существенно продлить срок жизни и повысить эффективность машин, снизить вредные экологические воздействия при незначительном увеличении их стоимости» [13]. В.И. Колесников (академик РАН и РИА), Ю.М. Лужнов (академик МИА), А.В. Чичинадзе (академик РИА и МИА) считают, что «…форсирование исследований в области микро- и нанотрибологии…» относится на сегодняшний день «…к основным и актуальным разделам и направлениям трибологии и ее инженерному приложению – триботехнике» [13].

Ю.И. Головин считает, что «…желательно найти условия, в которых трение упало бы до нуля и реализовалось «сверхскольжение», аналогичное сверхпроводимости или сверхтекучести. Принципиальных препятствий для этого не существует, и в некотором смысле такие режимы уже найдены…» [14].

Действительно, некоторые из таких режимов уже найдены.

Цель настоящей работы – обеспечение условий управления трением на основе синтеза гелия в объемных и поверхностных слоях трения, а также на основе квантовой теории трения. При этом предполагается создание:

• •    трибофизических моделей на основе реализации углеродно-азотного и протон-протонного циклов холодного ядерного синтеза, в результате которых в зоне трения водород превращается в гелий;

• •    феноменологических основ квантовой теории трения.

Трибофизические модели на основе реализации углеродно-азотного и протон-протонного циклов холодного ядерного синтеза

Академик Б.В. Дерягин с сотрудниками в 1985 г. обнаружил явление механоэмиссии нейтронов из содержащих дейтерий кристаллических тел, которое интерпретировали как проявление реакций холодного ядерного синтеза.

В 90-е годы сотрудники Б.В. Дерягина предложили гипотезу о том, что в веществах с водородными связями на одной водородной связи мо-

Г.С. ИВАСЫШИН Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения гут оказаться два ядра атомов водорода при расстоянии между ними менее одного ангстрема. Туннелирование дейтронов сквозь столь узкий барьер может происходить с большой вероятностью и при низких температурах.

Согласно современным представлениям, протон и нейтрон представляют собой два состояния одной частицы – нуклона. То есть протон становится нейтроном, присоединив электрон, а нейтрон – протоном, отдав электрон другому протону, который, в свою очередь, превращается в нейтрон.

В последние годы получены многочисленные экспериментальные свидетельства ядерных реакций при низких энергиях (ядерных реакций в конденсированных средах, холодном ядерном синтезе – ХЯС). Под «холодным ядерным синтезом», который теперь предлагается заменить на термин «ядерные процессы, индуцированные кристаллической решеткой», понимаются аномальные с точки зрения вакуумных ядерных столкновений стохастические низкотемпературные ядерные процессы (слияние ядер с выделением нейтронов), существующие в неравновесных твердых телах, которые стимулируются трансформацией упругой энергии в кристаллической решетке при фазовых переходах, механических воздействиях, сорбции или десорбции водорода (дейтерия). ХЯС достоверно зафиксирован в целом ряде физических и физикохимических процессов с участием дейтерия. Многие из таких процессов, но с участием природного водорода имеют место и в естественных процессах. К их числу можно отнести: явление сорбции-десорбции водорода в металлах, окислительно-восстановительные воздействия на соединения водорода, механическое разрушение и измельчение водородсодержащих пород, трение.

Однако до сих пор не создано удовлетворительной количественной и даже качественной теории ХЯС, имеющей принципиальное значение как для фундаментальной науки, так и практического использования.

На наш взгляд, использование пар трения с гелиевым изнашиванием, созданных на основе реализации углеродно-азотного и протон-протонного циклов холодного ядерного синтеза, в результате которых в зоне трения водород превращается в гелий, даст возможность управлять трением (за счет сверхтекучести гелия) в микротрибосистемах.

Г.С. ИВАСЫШИН Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения

Научное открытие (Диплом №289)

«Закономерность аддитивности диффузионного магнитного последействия в объемных частях и поверхностных слоях пар трения из ферромагнитных материалов и сплавов» [5]

«Установлена неизвестная ранее закономерность аддитивности диффузионного магнитного последействия в объемных частях и поверхностных слоях пар трения из ферромагнитных материалов и сплавов, заключающаяся в том, что в упругой и пластической областях твердых тел в зоне их фрикционного контакта происходит суммирование (аддитивность) диффузионных магнитных последействий, сопровождающих упругие и пластические последействия, определяющая поведение внедренных атомов углерода и азота и обусловленная направленным перемещением дислокаций, несущих внедренные атомы углерода и азота в зону фрикционного контакта из упругой и пластической областей пары трения и влияющих на структуру и подвижность доменных стенок».

Необходимо отметить, что атомы внедрения углерода С и азота N (углеродно-азотный цикл) ответственны, как бы парадоксально это не звучало, за синтез гелия в зоне трения (Диплом №289).

Следовательно, решена задача – найдены «…условия, в которых трение упало бы до нуля и реализовалось «сверхскольжение», аналогичное сверхпроводимости или сверхтекучести…» – создана трибофизическая модель на основе реализации углеродно-азотного цикла, в результате которого водород превращается в гелий.

• 1.    ¹²С+¹Н → ¹³N+ γ                    4. ¹⁴N+¹Н → ¹⁵О+ γ

• 2.    ¹³N → ¹³С+ β ⁺+ ν                     5. ¹⁵О → ¹⁵N + β ⁺+ ν

• 3.    ¹³С+¹Н → ¹⁴N + γ                     6. ¹⁵N +¹Н → ¹²С+⁴Не.

Углерод играет роль катализатора процесса слияния протонов.

Протон, сталкиваясь с ядром углерода, превращается в радиоактивный изотоп ¹³N. При этой реакции излучается γ -квант (фотон). Изотоп ¹³N, претерпевая β -распад с испусканием позитрона и нейтрино, превращается в обычное ядро азота ¹⁴N. При этой реакции также излучается γ -квант. Далее ядро азота сталкивается с протоном, после чего образуется радиоактивный изотоп кислорода ¹⁵О и γ -квант. Затем этот изотоп путём β -распада превращается в изотоп азота ¹⁵N. Наконец, по-

Г.С. ИВАСЫШИН Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения следний, присоединив к себе во время столкновения протон, распадается на обычный углерод и гелий. Вся цепь реакций представляет собой последовательное «утяжеление» ядра углерода путём присоединения протонов с последующими β+-распадами. Последним звеном этой цепи является восстановление первоначального ядра углерода и образование нового ядра гелия за счёт четырёх протонов, которые в разное время один за другим присоединились к 12С и образующимся из него изотопам.

Научное открытие (Диплом №302)

«Закономерность аддитивности водородного магнитного последействия в объемных частях и поверхностных слоях пар трения из ферромагнитных материалов и сплавов» [6]

«Установлена неизвестная ранее закономерность аддитивности водородного магнитного последействия в объемных частях и поверхностных слоях пар трения из ферромагнитных металлов и сплавов, заключающаяся в том, что в упругой и пластической областях твердых тел в зоне их фрикционного контакта происходит суммирование (аддитивность) водородных магнитных последействий, сопровождающих упругие и пластические последействия, обусловленная направленным перемещением дислокаций, несущих водород в зону контакта».

• 1.    ¹Н+¹Н → ²D+ β ⁺+ ν

• 2.    ²D+¹Н → ³Не+ γ

• 3.    ³Не+³Не → ⁴Не+2¹Н.

Следовательно, сформулирован механизм холодного ядерного синтеза, возникающий в поверхностных слоях пар трения твердых тел вследствие суммирования (аддитивности) водородных магнитных последействий и обусловленный направленным перемещением дислокаций в кристаллических структурах металлов на основе реализации протон-протонного цикла, в результате которого водород превращается в гелий.

Разработаны оригинальные теоретические (трибофизические) модели механизма ХЯС в кристаллических структурах поверхностных слоев пар трения из ферромагнитных материалов и сплавов [3, 4, 5, 6].

Г.С. ИВАСЫШИН Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения

Феноменологические основы квантовой теории трения

На поверхностях трения протекают сложные триботехнические процессы, связанные с механическими, физическими и химическими взаимодействиями материалов на участках контактирования. При многократном тепловом и силовом взаимодействии поверхностных слоев в процессе трения возникают значительные диффузионные потоки атомов, проходящие на глубину до нескольких десятков микрометров. Направление диффузионного потока атомов определяется градиентами давления и температуры по глубине поверхностного слоя. Результирующий диффузионный поток атомов направлен в сторону контакта сопряженных поверхностей трения, причем, поскольку при трении осуществляется микродиффузионный характер процесса, структурные изменения и диффузионное перераспределение происходят в отдельных микроскопических объемах [15].

Взаимодействие микроконтактов происходит за очень короткое время (10–7…10–8 с), в течение которого к контакту подводится очень большая энергия. При импульсном контактом нагружении происходит локальная квазиаморфизация твердого тела, сопровождающаяся поглощением значительного количества энергии [16]. Возникают частицы с большой энергией: возбужденные молекулы, атомы, ионы, быстрые электроны, фононы (звуковые кванты), фотоны (кванты электромагнитного излучения). Такое состояние является причиной определенных химических реакций, а также явлений трибоэлектричества, электронной эмиссии, триболюминесценции и т.п. Необходимо отметить, что к выводу о том, что энергия изменяется не непрерывно, а испускается дискретными порциями – квантами, пришел в 1900 г. Макс Планк [17].

Чтобы найти энергию кванта Е , надо умножить частоту колебания волны на постоянную величину (константу h ), т. е.:

E = h ν .                                                          (1)

Постоянная Планка h – фундаментальная физическая константа, определяющая широкий круг физических явлений, для которых существенна дискретность величин с размерностью действия.

Из формулы (1) постоянную Планка можно представить в виде:

h =V .                                                                    (2)

Г.С. ИВАСЫШИН Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения

Развивая идею Планка, Эйнштейн предположил в 1905 г., что свет не только испускается в виде порций энергии E = h ν , но и поглощается такими же порциями (позднее эти порции стали называться фотонами). И снова энергия поглощения равнялась произведению величины постоянной Планка h на частоту.

Квантовая механика (волновая механика) – теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (элементарных частиц, атомов, молекул, атомных ядер) и их систем (например, кристаллов), а также связь величин, характеризующих частицы и системы), с физическими величинами, непосредственно измеряемыми на опыте. Законы квантовой механики составляют фундамент изучения строения вещества. Они позволили выяснить строение атомов, установить природу химической связи, объяснить периодическую систему элементов, понять строение атомных ядер, изучить свойства элементарных частиц. Поскольку свойства макроскопических тел определяются движением и взаимодействием частиц, из которых они состоят, законы квантовой механики лежат в основе понимания большинства макроскопических явлений. Квантовая механика позволила, например, объяснить температурную зависимость теплоемкостей газов и твердых тел и вычислить их величину, определить строение и понять многие свойства твердых тел (металлов, диэлектриков, полупроводников). Квантовая теория успешно объяснила спектр излучения, удельную теплоемкость, фотоэлектрический эффект, образование рентгеновских лучей. Только на основе квантовой механики удалось последовательно объяснить такие явления, как ферромагнетизм, сверхтекучесть, сверхпроводимость. Фундамент квантовой электроники составляет квантомеханическая теория излучения. Законы квантовой механики используются при целенаправленном поиске и создании новых материалов (особенно магнитных, полупроводниковых и сверхпроводящих). Таким образом, квантовая механика стала в значительной мере «инженерной» наукой, знание которой необходимо не только физикам-исследователям, но и инженерам. Механика контакта, обусловленная сближением, предварительным смещением, фрикционными связями, физико-механическими характеристиками, пространственным положением, ответственна за изменение относительной износостойкости материала.

Г.С. ИВАСЫШИН Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения

Согласно [18] относительная износостойкость определяется формулой

ε = cHI ,                                                         (3)

где с – постоянная; с = 13,8•10^–3 мм²/Н для отожженной стали; HI – динамическая твердость [19].

Согласно [19], динамическая твердость определяется формулой

HI = ЛУ ,                                                   (4)

где N – нагрузка; ∆ Y – упругое последействие.

Сравнивая структуру зависимости (2) для определения постоянной Планка h и структуру формулы (4) для определения динамической твердости HI, можно сделать выводы:

• 1)    величины, стоящие в числителях формул (2) и (4), имеют с физической точки зрения одинаковую энергетическую природу;

• 2)    частота ν в формуле (2) и упругое последействие ∆ Y в формуле (4) являются характеристиками волновых процессов (материальные частицы ведут себя как волны).

В 1924 году французский физик Л. де Бройль, пытаясь найти объяснение постулированным в 1913 году датским физиком Н. Бором условиям квантования атомных орбит, выдвинул гипотезу о всеобщности корпускулярно-волнового дуализма.

Согласно Л. де Бройлю, каждой частице, независимо от ее природы, следует поставить в соответствие волну, длина которой λ связана с импульсом частицы p соотношением:

λ =у .                                                      (5)

По этой гипотезе не только фотоны, но и все «обыкновенные частицы» (электроны и др.) обладают волновыми свойствами.

Количественной мерой внешнего трения является сила трения F_T .

С учетом (4), закон линейной зависимости силы трения F_T от нагрузки N ( F_T = ƒ • N , где ƒ – коэффициент трения) можно представить в виде:

F_T = ƒ • HI • ∆ Y .                                                  (6)

Г.С. ИВАСЫШИН Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения

В структуре динамической теории Л.И. Бершадского [11] фундаментальным является не силовое, а диссипативное (структурноэнергетическое) представление. Сила трения проявляется как одна из реакций трибосистемы на возникновение диссипативного потока, причем принципиально она является запаздывающей. Зависимость (6) подтверждает, что сила трения F_T проявляется как одна из реакций трибосистемы на возникновение диссипативного потока. Этот факт подтверждается также тем, что упругое последействие ∆ Y является задержанной во времени упругой деформацией. Особенностью трибосистемы является, в частности, следующее: система возбуждений, порождаемая трением, оказывает влияние на интенсивность и геометрию диссипативного источника. В динамику систем вводится обратная связь, причем запаздывающая.

Эта обратная связь управляется принципом минимума энтропии, предложенным И.Р. Пригожиным [20], автором работ по термодинамической теории структур и самоорганизации в неравновесных системах, который установил, что некоторые открытые системы при переходе от равновесных становятся неустойчивыми и их макроскопические свойства радикально меняются.

Структура металлов деталей, находящихся в относительном движении, под воздействием субмикропоследействий, микропоследействий и макропоследействий, функционирующих в поверхностных слоях и объемах деталей, превращается в динамично изменяющуюся систему, переходящую при определенных условиях в состояние хаоса (катастрофически интенсивного изнашивания и разрушения).

«Естественные процессы развиваются необратимо в направлении увеличения беспорядка», – так Больцман на основе молекулярного движения сформулировал второе начало термодинамики. Эта формулировка аналогична варианту второго начала, предложенному Клаузиусом; функцию состояния, энтропию, Больцман отождествил с «мерой беспорядка» [21]. Л. Бриллюэн пришел также к следующему выводу: «Энтропия обычно описывается как мера беспорядочности в физической системе. Более точное утверждение, что энтропия есть мера недостатка информации о действительной структуре системе. Этот недостаток информации приводит к тому, что, возможно, имеется большое разнообразие различных микроструктур, которые мы практически не в состоянии отличить друг от друга, так как каждая из этих микроструктур

Г.С. ИВАСЫШИН Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения действительно может быть реализована в некоторый данный момент, недостаток информации соответствует действительному беспорядку в скрытых степенях свободы» [22].

Научные открытия [3, 4, 5, 6] дают возможность аргументировать, что упругое последействие и физическая энтропия имеют одинаковую природу, а также обосновать существование функциональной зависимости между упругим последействием ∆ Y и термодинамической вероятностью W данного состояния триботехнической системы.

Аддитивности упругих последействий соответствует умножение термодинамических вероятностей состояния отдельных частей триботехнической системы.

Из всех математических функций такими свойствами обладают только логарифмы.

Таким образом, упругое последействие ∆ Y должно быть пропорционально логарифму термодинамической вероятности W :

∆ Y = ilnW ,                                                  (7)

где i – постоянная.

Учитывая аддитивные свойства упругого последействия (макропоследействия, микропоследействия и субмикропоследействия) на основе квантовой теории трения возможно целенаправленно управлять изнашиванием, адгезией и когезией.

Научное открытие (Диплом №392) [23]«Закономерность изменения энтропии термодинамического последействия триботехнической системы»

«Установлена неизвестная ранее закономерность изменения энтропии термодинамического последействия триботехнической системы, заключающаяся в том, что под механической нагрузкой энтропия термодинамического последействия триботехнической системы уменьшается, а при снятии нагрузки – увеличивается, обусловленная движением дислокаций в упругих и пластических областях твердых тел и переходом термодинамического последействия триботехнической системы от менее вероятного состояния к более вероятному».

Из изучения динамики движущейся дислокации вытекает, что дислокация ведет себя как линия, единица длины которой обладает опре-

Г.С. ИВАСЫШИН Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения деленной массой (дислокации повышают энтропию кристалла за счет вводимых ими искажений решетки).

Известно, что энтропия любого вещества пропорциональна массе. Это значит, что энтропия всей триботехнической системы равна сумме энтропии ее отдельных частей.

Если энтропия по определению – мера беспорядка в системе, то «…упругое последействие является не свойством твердого тела как такового, а только результатом царящего в нем беспорядка» (А.Ф. Иоффе).

Увеличение гетерогенности структуры усиливает эффект упругого последействия.

Известно также, что чем выше твердость вещества, тем меньше его энтропия. Карбиды, бориды и другие очень твердые вещества характеризуются небольшой энтропией. Эти алгоритмы дают возможность целенаправленно управлять энтропией.

Выводы:

• 1.    В развитие постулата академика П.А. Ребиндера и двух основополагающих триад внешнего трения и изнашивания твердых тел, сформулированных И.В. Крагельским и А.В. Чичинадзе, автором предлагается использовать трибофизические модели, а также феноменологические основы квантовой теории трения не только с целью управления внешним и внутренним трением за счет сверхтекучести гелия, но и для изучения холодного ядерного синтеза с возможностью получения в перспективе неиссякаемого источника экологически чистой энергии на основе синтеза из более легкого водорода более тяжелого гелия.

• 2.    Разработка нанотехнологий и нового класса приборов микроэлек-тромеханических и наноэлектромеханических систем на основе научных открытий [3, 4, 5, 6] и квантовой теории трения даст, на наш взгляд, новые конкурентоспособные результаты. Изменение представления, в частности, о механокалорическом эффекте (за счет учета дополнительного тренда выходных параметров) на основе научных открытий (Дипломы №№ 258, 277, 289, 302) может быть использовано при разработке конкурентоспособных технологий в области водородной энергетики, криогенной и космической тех-

• Г.С. ИВАСЫШИН Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения

• 3.    Создана трибофизическая модель (научное открытие – Диплом №289) на основе реализации углеродно-азотного цикла холодного ядерного синтеза, в результате которого в зоне трения водород превращается в гелий.

• 4.    Создана трибофизическая модель (научное открытие – Диплом №302) на основе реализации протон-протонного цикла холодного ядерного синтеза, в результате которого в зоне трения водород превращается в гелий.

• 5.    Имея в виду, что тела, взаимодействующие в микроэлектромехани-ческих и наноэлектромеханических системах – миниатюрные телероботы, микроспутники, микроприборы, нанокомпьютеры, ми-кросенсорные устройства, микрозеркала, микрооптоэлектронные приборы, микрорефрижераторы, химические и биохимические микрореакторы и другие – очень малы, а удельные нагрузки на наноконтактах так велики, что трибологические процессы в значительной степени определяются атомно-молекулярным взаимодействием контактирующих поверхностей, представляется актуальным создание материалов на основе научных открытий (Дипломы №№289 и 302) для пар трения с гелиевым изнашиванием с возможностью подавления водородного изнашивания на основе реализации углеродно-азотного цикла (эффекта) и протон-протонного цикла в зоне трения (эффекта), а также обеспечения управления трением за счет сверхтекучести гелия в микро- и нанотрибосистемах.

• 6.    Предлагаемые трибофизические модели составляют феноменологические основы квантовой теории трения.

• 7.    Первостепенное значение приобретает умножение эффекта от каждого научного открытия (Дипломы №№ 258, 277, 289, 302, 392) и его применения, наиболее рационального использования полученных знаний.

ники, тем более, что известно большое количество приборов, машин и устройств, работающих при очень низких температурах, либо использующих для своего функционирования квантовую жидкость – жидкий гелий.

Г.С. ИВАСЫШИН Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения

Уважаемые коллеги!

При использовании материала данной статьи просим делать библиографическую ссылку на неё:

Ивасышин Г.С. Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Феноменологические основы квантовой теории трения // Нанотехнологии в строительстве: научный Интернет-журнал. М.: ЦНТ «НаноСтроительство». 2010, Том 2, № 4. C. 70–86. URL: (дата обращения: ______________).

Dear colleagues!

The reference to this paper has the following citation format:

Ivasyshin G.S. Scientific Discoveries in Micro- and Nanotribology. Phenomenological fundamentals of Quantum Friction Theory. Nanotechnologies in Construction: A Scientific Internet-Journal, Moscow, CNT «NanoStroitelstvo». 2010, Vol. 2, no. 4, pp. 70–86. Available at: (Accessed _____________). (In Russian).