Connect with us

Znanost

Inženjerstvo

Igranje biljara s atomima

Dizajnirana da bude najspektakularnija koncertna dvorana u Njemačkoj, izgradnja Elbe Philharmonic Hall u Hamburgu je kontroverzni projekt koji već izaziva senzaciju u svijetu arhitekture.

Nitko nikada nije pokušao graditi tako visoke prozore, svaki visok pet metara, jedinstvenih dimenzija i ostakljenih s multifunkcionalnim izolacijskim staklom. Zahtjevi prema arhitektonskom staklu koji se koristi u modernim strukturama kao što je ova stalno se povećavaju. Sasvim neovisno o svojim velikim površinama, oni također moraju ponuditi izvrsne optičke karakteristike i istovremeno visoku kvalitetu toplinske i zvučne izolacije. Te osobine zavise u velikoj mjeri o njihovom površinskom premazu. I to je postao skupi izazov. Istraživači na njemačkom Fraunhofer Institutu za tankoslojne filmove i površinske tehnologije IST u Braunschweigu razvili su novi modul za pogon raspršivanja koji značajno povećava učinkovitost procesa premazivanja.

Raspršivanje je najcjenjeniji postupak za premazivanje velikih površina. Proces vodi do bombardiranja odabranog ciljanog materijala (target) što uzrokuje da se njegovi sastavni atomi izbace kao biljarske kugle pod utjecajem energetski bogatih iona – općenito od iona plemenitog plina. Potonji se naknadno kondenziraju na površini stakla ili drugoj podlozi u obliku tankog filma s posebnim svojstvima ovisno o karakteristikama polaznog materijala. Mogući su i različiti dizajni modula za takvo premazivanje. Verzija koja se sastoji od dvije rotirajuće cijevi koje sadrže jake magnete naziva se dvostruki magnetron. Magneti povećavaju stopu raspršenja, ali ozbiljno ograničavaju opcije koje su na raspolaganju projektantima: “Mi možemo samo raspršiti materijale koji su dostupni i koji mogu biti proizvedeni,” objašnjava voditelj odjela IST dr. Bernd Szyszka. “Osim toga, proces raspršivanja koji smo dosad koristili bio je neučinkovit, jer je samo dio bombardirajućih iona zapravo doprinosio učinku raspršivanja. Više od 95 posto vlastite energije gubilo se u rashladnom sustavu s vodom.”

Stručnjaci na IST-u su svladali ovu prepreku postavljanjem dodatnih plosnatih materijala od teških elemenata, kao što je bizmut iza svakog ciljanog materijala u obliku cijevi. “Time se značajno povećava stopa raspršivanja”, kaže Szyszka. Ionizirani plemeniti plin uzrokuje da se atomi bizmuta oslobode iz plosnatog materijala. Ovi atomi postupno se “ugrađuju”, kako kažu stručnjaci, u cijev ciljanog materijala. Kako istraživač potvrđuje, “bizmut nam je omogućio, na primjer, značajno poboljšanje taloženja titanijevog dioksida.” Povećana je količina premaznih sredstava uklonjenih iz ciljanog materijala. Znanstvenici na IST-u su u međuvremenu prenijeli ovaj proces i njegov učinak na industrijsku razinu. “Korištenjem simulacijskih programa bili smo u mogućnosti optimizirati proces raspršivanja u smislu taloženja materijala kako na ravnim ciljevima tako i na ciljevima u obliku cijevi, čak i prije nego što smo sagradili novi model prototipa. Mi sada možemo kombinirati ciljane materijale na koji god način želimo, bez uzrokovanja neželjenih kemijskih reakcija na površini “.

Rezultat je veća brzina taloženja i homogeniji površinski premaz koji se nanosi na temelju novih materijala koji se prethodno nisu mogli proizvesti. Također je potrebno manje vremena za izradu premaza, čime se smanjuje potrošnja energije. “Nova tehnologija premaza omogućila nam je da zamijenimo tri stara magnetrona s dva nova. Sustav je puno jeftiniji za rad i proizvodi materijale s poboljšanim svojstvima,” kaže Szyszka. Istraživači će na sajmu Glasstec u Düsseldorfu od 28. rujna do 1. listopada predstavljati širok raspon primjena ovog procesa, od panoramskih krovova na automobilima koji pružaju toplinsku izolaciju do fotonaponskih ćelija s poboljšanom učinkovitosti. “Ovo je početak nove revolucije u velikim području premazivanja,” tvrde znanstvenici.

Izvor: Fraunhofer-Gesellschaft

Life is a sexually transmitted disease and there is a 100% mortality rate.

Ostavi komentar

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Više u Inženjerstvo

Popularno

Advertisement

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh