Российские ученые открыли единые законы для горы Фудзи и наноповерхностей: революция в создании износостойких деталей

Трение в новом свете от гор до наночастиц

Российские ученые создали новую вычислительную модель, предназначенную для прогнозирования изменений площади соприкосновения между шероховатыми поверхностями под воздействием нагрузки. По информации пресс-службы Университета ИТМО, этот алгоритм открывает возможности для более глубокого понимания природы трения и разработки компонентов с повышенной износостойкостью.

"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.

По мнению исследователей, их алгоритм может быть использован для предсказания взаимодействия поверхностей в самых разных областях науки - от микроэлектроники до геологии. Ранее для получения подобной информации физики и материаловеды применяли атомно-силовую микроскопию, профилометрию или спутниковые измерения. Эти методы либо были дорогостоящими, либо не позволяли собрать полный объем необходимых данных.

Для восполнения этого пробела российские специалисты разработали эвристическую вычислительную модель, способную анализировать карты высот рельефа поверхностей любого размера. После загрузки данных о рельефе, алгоритм рассчитывает перепад между максимальной и минимальной точками, а затем делит этот диапазон на определенное количество уровней давления. На завершающем этапе модель определяет, как рельеф поверхности будет контактировать с другой поверхностью на каждом из этих уровней.

Эффективность данного подхода была подтверждена на реальных данных измерений. Ученые исследовали свойства поверхностей кремниевых пластин, пленок микроорганизмов и микрокристаллических структур, полученные с помощью атомно-силовой и растровой электронной микроскопии. Также в качестве тестовых данных использовались топографические сведения Карельских озер, американского Великого Каньона, а также гор Арарат и Фудзияма. Об этом сообщает издание ТАСС Наука.

Результаты расчетов продемонстрировали высокую точность и показали, что один и тот же алгоритм применим для изучения процессов трения, износа и деформации разнообразных объектов - от горных хребтов до мельчайших наночастиц. Как заключили исследователи, в перспективе это позволит не только улучшать механические характеристики деталей, но и поможет раскрывать историю появления рек и их притоков, а также определять обстоятельства образования кратеров на поверхности других планет и небесных тел.

Как сообщалось ранее, 26 августа 2025 года специалисты Сбера разработали метод выявления галлюцинаций в работе ИИ, увеличив точность обнаружения таких сбоев на 30%. Помимо этого, российские исследователи, включая аспиранта МФТИ Андрея Станкевича и руководителя кафедры информатики Игоря Петрова, создали новую систему. Эта технология, основанная на концепции моста Шредингера, позволяет оперативно преобразовывать данные сейсмических измерений в детальные карты подземных слоев с минимальным числом математических операций. Такие достижения подчеркивают активное развитие отечественных вычислительных моделей и ИИ-технологий для решения сложных задач в различных научных и прикладных сферах.