Образование наночастиц в потоке высокоэнтальпийной плазмы и нанесение их на поверхность

Аннотация

В работе описан новый плазменный способ нанесения наноструктурированных покрытийиз различных химических элементов и соединений. В качестве инструмента применен специально разработанный импульсный источник высокоэнтальпийного плазменного потока,содержащего химические элементы, из которых образуется покрытие – дисковый магнито-гидродинамический ускоритель (МГД-ускоритель). На вход ускорителя через сверхзвуковоесопло подается смесь инертного транспортного газа и газообразных прекурсоров. В каналеМГД-ускорителя инициируется объемный разряд в поперечном магнитном поле и плазменный поток приобретает скорость в несколько км/с. Генерируемый ускорителем поток истекаетв вакуумный объем и, расширяясь, остывает, что приводит к химическому преобразованиюпрекурсоров и конденсации целевых продуктов в виде наноразмерных частиц. Частицы, движущиеся со скоростью ускоренного потока, сталкиваются с обрабатываемой поверхностьюи образуют на ней наноструктурированное покрытие. На подложке, установленной в ближнейк ускорителю зоне, где конденсация еще не произошла, образуется аморфное гладкое покрытие. Время импульса плазменного потока 48 мс, скорость роста покрытия порядка 3 мкм/с.Основной целью работы была демонстрация возможности нанесения наночастиц на поверхность с высокими адгезией и производительностью. Предложено новое решение проблемысинтеза наночастиц в сверхзвуковой расширяющейся струе и нанесения структурированногопокрытия.