Nauka

Polacy modyfikują stal plazmą

Ostatnia aktualizacja: 04.07.2011 11:00
Za pomocą impulsów gorącej plazmy naukowcy z Instytutu Problemów Jądrowych w Świerku (IPJ) modyfikują właściwości stali. W rezultacie powstaje materiał o podwyższonej odporności na reakcje utleniania. Przyda się np. przy budowie reaktorów termojądrowych.

Jak informuje rzecznik IPJ dr Marek Pawłowski, intensywne wyładowanie plazmowe, trwające zaledwie ułamek sekundy, przetapia powierzchnię stali i jednocześnie wprowadza do niej atomy ceru i lantanu. Efektem jest materiał o podwyższonej odporności na utlenianie w wysokiej temperaturze.

Plazma gorętsza niż na Słońcu

- Nasza metoda modyfikacji powierzchni stali za pomocą impulsów plazmowych to rozwiązanie unikalne w skali świata - mówi dr inż. Bożena Sartowska z zabInstytutu Chemii i Techniki Jądrowej (IChTJ). Specjaliści z tej placówki współpracowali z IPJ przy opracowaniu tej nowatorskiej metody.
W przyszłości stal modyfikowana impulsami plazmowymi prawdopodobnie znajdzie zastosowanie przy budowie jądrowych reaktorów wysokotemperaturowych oraz reaktorów termojądrowych. Elementy tych urządzeń muszą pracować w atmosferze powietrza w temperaturze 750-800 st. Celsjusza - tak wysokiej, że typowe stale tracą swe właściwości i ulegają degradacji.

Prace nad plazmowym modyfikowaniem powierzchni zainicjował zmarły w ubiegłym roku prof. Jerzy Piekoszewski oraz dr Bożena Sartowska. W badaniach wykorzystywane jest prętowe działo plazmowe IBIS, zbudowane w IPJ w latach 90. - Urządzenie generuje plazmę o zadanym składzie chemicznym, bardzo gorącą. Jej temperatura może sięgać nawet 100 mln stopni, czyli wartości większych od tych, przy których zachodzą reakcje termojądrowe na Słońcu - wyjaśnia dr Cezary Pochrybniak z Zakładu Fizyki Plazmy i Inżynierii Materiałów IPJ.

Głównym elementem działa IBIS są dwa koncentryczne wieńce elektrod. W obszar między nimi naukowcy wprowadzają gaz roboczy. Gdy jego gęstość staje się odpowiednio duża, do elektrod jest przykładany impuls wysokiego napięcia, co skutkuje wyładowaniem elektrycznym w obszarze międzyelektrodowym. Powstaje plazma, przez włókna której płynie gigantyczny prąd.

Cer i lantan na powierzchni

Jeśli stal ma w istotny sposób zmienić swoje właściwości, np. zyskać większą odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze, oddziałująca z powierzchnią plazma musi zawierać takie pierwiastki jak cer i lantan. W trakcie procesu jony pierwiastków znajdujących się w plazmie wnikają do przetopionej warstwy metalu. Gdy impuls ustaje, stopiony materiał krystalizuje i powstaje warstwa domieszkowana wybranymi metalami. - W przeciwieństwie do innych procesów, nasza metoda umożliwia wytworzenie warstwy powierzchniowej doskonale związanej z rodzimym podłożem. Bardzo często struktura krystaliczna tej warstwy odpowiada strukturze podłoża - podkreśla dr inż. Marek Barlak (IPJ).

Instytut Problemów Jądrowych w Świerku wykorzystuje działo plazmowe IBIS do wielu celów, m.in. do modyfikowania folii tytanowych palladem lub platyną. - Badania nad plazmowym modyfikowaniem powierzchni materiałów będą rozwijane w Świerku dzięki nowym laboratoriom, których tworzenie przy wsparciu funduszy unijnych rozpocznie się zapewne już w drugiej połowie roku - zapowiada rzecznik IPJ.

(ew/pap)

Zobacz więcej na temat: słońce
Czytaj także

Super-detektor dziełem Polaków

Ostatnia aktualizacja: 10.09.2010 07:30
Potrafi w porę ostrzec o niebezpieczeństwie awarii rur, spawów i odlewów, a przy tym jest odporny na promieniowanie
rozwiń zwiń
Czytaj także

Największy laser świata w rękach Polaków

Ostatnia aktualizacja: 07.09.2010 15:23
Polska udziałowcem spółki budującej największy laser świata. Dzięki temu nasi naukowcy będą mogli wykorzystywać laser w swoich badaniach.
rozwiń zwiń