В пламени «холодной плазмы»
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Перспективы создания новых эффективных технологий открывает использование так называемой холодной плазмы, которая образуется в магнитном поле под воздействием индукционного нагрева.
Сверкает короткая, подобно молнии, вспышка электрического разряда, и внутри цилиндра возникает тугой жгут ослепительно яркого голубого пламени. Проходит минута, другая… Набрав полную силу, ионный поток уже с ровным гулом бушует в камере. Нагнетаемый в нее под давлением газ превратился в плазму. Сквозь темное смотровое стекло видно, как из жгута плазмы вниз сыплется и постепенно заполняет поставленный на дне камеры керамический сосуд похожее на манную крупу вещество.
Многократно увеличенные бинокуляром белые крупинки представились глазу смесью кусочков битого льда причудливых очертаний и матовых жемчужин идеальной сферической формы. Не обработанный плазмой периклаз выглядел под микроскопом сплошным крошевом. Впрочем, и без оптики разница была заметна: в одном сосуде на лабораторном столе вещество сверкало чистой белизной, в другом казалось слегка тронутым ржавчиной.
— Дело, конечно, не в цвете минерала,— замечает заведующий отделом И. П. Дашкевич.— Для электротехников важны форма микроскопических кристалликов, содержание в них посторонних примесей. Эти характеристики определяют качество материала.
Обычно технология его производства довольно сложна и трудоемка. Сначала плавят магний- содержащие горные породы. Затем с полученных крупных слитков снимают особенно загрязненный примесями верхний слой. По той же причине выбрасывают всю середину. Лишь часть глыбы дробится в порошок. Впрочем, и из него удается получить такое количество минерала высокого качества, что счет идет буквально на сотни граммов. А современная техника требует все больше веществ особой чистоты с улучшенными свойствами!
В плазмотроне периклаз пропускается сквозь индукционную плазму. Более половины кристаллов плавится и превращается в микроскопические шарики. Анализ их структуры показал, что примеси в этом случае концентрируются в центре сферы и как бы «самоизолируются» от внешней среды. Благодаря плазменной обработке экспериментаторам удается значительно повысить качество материала. В перспективе, предполагают они, станет возможным получать периклаз непосредственно из исходного сырья — магнезита и брусита.
Многочисленные опыты с различными материалами показывают, что плазма перестраивает их структуру на атомарном уровне (структура становится регулярной, исчезают дефекты в кристаллической решетке, «выжигаются» примеси). Механизм воздействия плазмы еще до конца не изучен, но это не мешает использовать его в практике. Вот несколько примеров.
Обычную вольфрамовую нить для электрических лампочек обработали «холодной» плазмой. Срок службы источников света увеличился многократно. Плазменным факелом «прошлись» по бетонным панелям, и на них образовался прочный декоративный слой.
Первые эксперименты на новом плазмотроне показали его хорошую работоспособность. Дальнейшие поиски исследователей направлены на осуществление ряда проектов, связанных с использованием мощных плазменных потоков.
Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка
При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.