МОСКВА, 23 сентября. /ТАСС/. Российские ученые разработали вычислительную модель, которая предсказывает, как меняется площадь контакта между шероховатыми поверхностями под нагрузкой. Данный алгоритм поможет по-новому взглянуть на природу трения и разработать более износостойкие детали, сообщила пресс-служба Университета ИТМО.

"Мы не только предложили новый метод, но и открыли новое явление: все рельефы развиваются очень похожим образом вне зависимости от масштаба и природы поверхности, комбинаций параметров и инструментов измерения. Это означает, что все поверхности - и гора Фудзи, и наноструктурированная поверхность латуни подчиняются одним законам и реагируют на сжатие одинаковым образом", - пояснил инженер НОЦ инфохимии Университета ИТМО (Санкт-Петербург) Александр Агликов, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как отмечают ученые, это говорит о том, что разработанный ими алгоритм можно использовать для прогнозирования взаимодействий поверхностей в самых разных областях науки, начиная с микроэлектроники и заканчивая геологией. В прошлом, для получения подобных сведений физики и материаловеды изучали объекты при помощи атомно-силовой микроскопии, профилометрии или спутниковых измерений, которые или отличались высокой стоимостью, или не позволяли получить всех необходимых данных.

Для восполнения этого недостатка российские ученые создали эвристическую вычислительную модель, способную анализировать карты высот рельефа поверхности любых размеров. После загрузки данных о высоте рельефа, алгоритм рассчитывает перепад между максимальной и минимальной точками рельефа, и этот диапазон делится на определенное количество уровней давления. На последнем этапе модель определяет, как рельеф поверхности будет контактировать с другой поверхностью на каждом из этих уровней.

Работу этого подхода исследователи проверили на данных реальных замеров свойств поверхности пластин из кремния, пленок из микробов и микрокристаллических структур, которые были получены при помощи атомно-силовой микроскопии, растровой электронной микроскопии, а также на топографических данных для Карельских озер, американского Великого Каньона и гор Арарат и Фудзияма.

Эти расчеты подтвердили высокую точность расчетов и указали на то, что один и тот же алгоритм можно применять для изучения процессов трения, износа и деформации самых разных классов объектов, от горных хребтов и заканчивая самыми небольшими наночастицами. В перспективе, это позволит не только улучшать механические характеристики деталей, но и раскрывать историю появления рек и их притоков, а также определять обстоятельства образования кратеров на поверхности других планет и небесных тел, подытожили ученые.