У полум’ї «холодної плазми»
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Перспективи створення нових ефективних технологій відкриває використання так званої холодної плазми, яка утворюється в магнітному полі під впливом індукційного нагріву.
Виблискує короткий, подібно блискавці, спалах електричного розряду, і всередині циліндра виникає тугий джгут сліпуче яскравого блакитного полум’я. Проходить хвилина, інша… Набравши повну силу, іонний потік вже з рівним гулом бушує в камері. Газ, що нагнітається в неї під тиском перетворився на плазму. Крізь темне оглядове скло видно, як з джгута плазми вниз сиплеться і поступово заповнює поставлену на дні камери керамічну посудину схожа на манну крупу речовина.
Багаторазово збільшені бінокуляром білі крупинки представилися оку сумішшю шматочків битого льоду химерних обрисів і матових перлин ідеальної сферичної форми. Чи не оброблений плазмою периклаз виглядав під мікроскопом суцільним кришивом. Втім, і без оптики різниця була помітна: в одній посудині на лабораторному столі речовина виблискувала чистою білизною, в іншій здавалася злегка зворушеною іржею.
– Справа, звичайно, не в кольорі мінералу, – зауважує завідувач відділом І. П. Дашкевіч. – Для електротехніків важливі форма мікроскопічних кристаликів, вміст в них сторонніх домішок. Ці характеристики визначають якість матеріалу.
Зазвичай технологія його виробництва досить складна і трудомістка. Спочатку плавлять магній-вмісні гірські породи. Потім з отриманих великих злитків знімають особливо забруднений домішками верхній шар. З тієї ж причини викидають всю середину. Лише частина брили дробиться в порошок. Втім, і з нього вдається отримати таку кількість мінералу високої якості, що рахунок йде буквально на сотні грамів. А сучасна техніка вимагає все більше речовин особливої чистоти з покращеними властивостями!
У плазмотроні периклаз пропускається крізь індукційну плазму. Більше половини кристалів плавиться і перетворюється в мікроскопічні кульки. Аналіз їх структури показав, що домішки в цьому випадку концентруються в центрі сфери і як би «самоізолюються» від зовнішнього середовища. Завдяки плазмовій обробці експериментаторам вдається значно підвищити якість матеріалу. У перспективі, припускають вони, стане можливим отримувати периклаз безпосередньо з вихідної сировини – магнезиту і брусита.
Численні досліди з різними матеріалами показують, що плазма перебудовує їх структуру на атомарному рівні (структура стає регулярною, зникають дефекти в кристалічній решітці, «випалюються» домішки). Механізм впливу плазми ще до кінця не вивчений, але це не заважає використовувати його в практиці. Ось кілька прикладів.
Звичайну вольфрамову нитку для електричних лампочок обробили «холодною» плазмою. Термін служби джерел світла збільшився багаторазово. Плазмовим факелом «пройшлися» по бетонних панелях, і на них утворився міцний декоративний шар.
Перші експерименти на новому плазмотроні показали його хорошу працездатність. Подальші пошуки дослідників спрямовані на здійснення ряду проектів, пов’язаних з використанням потужних плазмових потоків.
Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка
При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв'язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту pavelchaika1983@gmail.com або у Фейсбук.