ПЛАЗМОЛОГИЯТА

[BG-Science]

ПЛАЗМОЛОГИЯТА

В наше време все повече имаме нужда от материали или вещества, които притежават специални химични, физични и механични свойства, и то в такива съчетания, каквито не си срещат в природата. В отрасли като космичната техника, атомната енергетика или електрониката тези материали заемат централно място и без тях те не само че не биха могли да се развиват, но не биха се появили въобще. С всяка изминала година необходимостта от все повече и повече такива материали расте. И съвсем не е лишено от логика твърдението, че следващият век ще бъде век на непознати в природата материали. Как обаче могат да бъдат получени те?

Един от пътищата, а те съвсем не са много, е използуването на така наречената нискотемпературна плазма. Тя и днес се използува с успех при аеродинамичните изследвания за имитация на процеса при влизане на космичен апарат в плътните слоеве на атмосферата, при спектроскопичния анализ на различни вещества, при изследванията по високотемпературна газодинамика и топлофизика. Освен това тя се прилага и в атомното машиностроене (при изработката на реакторите), в магнитохидродинамичните генератори, при някои топлинни елементи и пр.

Необходимо е да си припомним, че нискотемпературна плазма е онази, която е нагрята в границите от няколко хиляди до няколко десетки хиляди градуса. Генераторите на плазма обикновено се наричат плазмотрони. Образуването на плазмен разряд става в резултат от протичането на електрически ток през йонизирана газова среда.

Трябва да се каже, че приложението на нискотемпературната плазма ще нараства през следващия век преди всичко в количествено, а не в качествено отношение. Какво означава това? За нискотемпературната плазма се знае всичко или почти всичко. Определени са зоните на приложение, в които тя може да има значителен положителен ефект. Познават се и всичките трудности при използуването й. Така че развитието на плазмологията ще бъде повече «хоризонтално», отколкото «вертикално». В това няма нищо лошо — когато една научна сфера се изясни напълно, идва времето на практическото и прило- жение в масови мащаби. Такава ще бъде и съдбата на плазмологията през XXI век.

Тя ще се използува най-вече за нанасяне на различни покрития, което е един от най-силните й козове. При плазмено-дъгово разпрашаване материалът на покритието придобива нови свойства, различни от тези на изходното вещество. Тези придобити свойства определят границите за прилагане на метода и експлоатационните характеристики на новия материал. По този начин се повишават значително здравината, корозионната устойчивост и други параметри на изделията. А оттам и неговият експлоатационен срок. Това е изключително важно за изделията от която и да е сфера на производството през следващите години и векове. Защото суровинната криза (поне в рамките на няколко десетки години) ще се задълбочава и колкото по-дълго време се използува един инструмент или каквото и да било оръдие на труда, толкова по-малко суровини ще бъдат необходими за неговото производство в глобален мащаб. Например един инструмент за металорежеща машина. Ако животът му се удвои, за производството на всички такива инструменти ще са нужни два пъти по-малко скъпи и дефицитни материали.

Основното, което може да се каже за развитието на плазмологията, е нейната МАСОВИЗАЦИЯ, намерила място и в производства, незапознати днес с нея. Това преди всичко ще бъде свързано с рязкото поевтиняване на използваната плазмена техника. Особено място тя ще заеме в производството на елементната база на радиоелектронната апаратура. С различни маски ще могат да се нанасят изключително здрави слоеве с дебелина няколко десетки микрометра от определеното вещество.

Твърде перспективна е и една много интересна технология ла получаване на фини детайли от труднотопими материали, които по класическите технологии много сложно се изготвят и струват твърде скъпо, за да се използуват навсякъде, където е необходимо. Става дума за получаването на тънкостенни тръби, например от волфрам, с дебелина на стените между 0,25 и 1,5 милиметра. Предварително изготвен шаблон от алуминий, чиято външна повърхност съответства на вътрешната повърхност на бъдещия детайл, се покрива с волфрам чрез плазмено напрашаване. След това шаблонът се отстранява (чрез стопяване или с киселина) и тънкостенната тръбичка е готова.

С помощта на плазмени технологии ще могат да се нанасят различни компоненти на свръхвисокочестотните схеми — метали или техните сплави за лентовите съединения, окиси на металите или металокерамични съединения за изготвянето на резистори, диелектрични слоеве за кондензатори, полупроводникови материали за термоелектрически генератори, феромагнитни покрития за логически и запомнящи устройства и така нататък.

Развитието на плазмохимията ще продължава и през XXI век с бързи темпове. Нейната ефективност веднага бе оценена и границите на приложението й непрекъснато растат. Само един пример — ако през плазмотрона пропуснем природен газ, ще получим ацетилен — ценна суровина за химическата промишленост въобще. Смята се, че сондажната техника на следващото столетие ще премине изключително на плазмени сонди, които са много по-бързи от традиционните. Все повече ще се използуват плазмотроните в металорежещите машини е цифровопрограмно управление, където производителността на труда ще се повиши многократно. В металургията плазмата ще направи малка революция, като с нейна помощ в големи количества ще се получават свръхчисти кристали на труднотопими метали. А плазменият скалпел ще навлезе във всекидневната хирургическа практика.

През XXI век плазмената технология ще бъде толкова обикновена и често срещана, както днес е механичната обработка на детайлите.