Мегапланы для нанопокрытий
Во время эксперимента учёные нанесли на стекло тонкий слой титана. Фото: Пресс-служба ТПУ
Научный коллектив кафедры экспериментальной физики Томского политехнического университета (ТПУ), входящего в Технологическую платформу «Новые полимерные композиционные материалы и технологии», занимается поиском нового высокопроизводительного метода модификации материалов. Практически на любой материал учёные могут наносить тонкие плёнки, от сотни нанометров до нескольких микрон, которые заставляют материалы проявлять новые свойства: становиться более прочными и термоустойчивыми, обладать более высоким коэффициентом отражения. Традиционные технологии - например, магнетронное распыление - позволяют наносить такие плёнки за несколько часов, а политехники рассчитывают сократить это время на порядок.
«Нам предстоит решить очень много сложных теоретических и практических задач. В чём глобальная идея? С помощью тонкоплёночных покрытий мы можем модифицировать материалы. Сначала мы переводим исходный материал в другое фазовое состояние, в газообразное, распыляя его на атомы. Этот поток атомов должен «осесть» на подложку из материала, свойства которого нужно изменить, - рассказал научный руководитель группы, заведующий кафедрой экспериментальной физики Валерий Кривобоков. - Сам процесс называется “магнетронное осаждение”. При использовании классических конструкций магнетронных источников на процесс осаждения могут уходить часы».
Главная задача, по его словам, - разобраться, как ускорить процесс «перехода» материала из твёрдого состояния в газообразное и последующую транспортировку атомарного потока на подложку.
«В этом направлении сейчас работают различные научные группы, которые пытаются реализовать совершенно разные по своей специфике научные подходы. Но до сих пор нет полноценной математической модели процесса осаждения. Наша задача - детально разобраться в этом вопросе и разработать технологию, обеспечивающую высокоскоростное осаждение покрытий при сохранении качества покрытий, получаемых традиционными методами. В перспективе мы надеемся внедрить новую технологию на предприятиях нашего основного заказчика - «Роскосмос». Там нужны высокопроизводительные системы для создания покрытий, отражающие радиоволны и устойчивые к перепаду температур. Покрытия можно использовать для элементов космических аппаратов, которые будут работать в экстремальных условиях космоса», - пояснил исполнитель проекта, инженер кафедры Дмитрий Сиделёв.
У политехников уже есть идея, как увеличить скорость осаждения. Сейчас они проверяют её на практике и проводят эксперименты. Первые тестовые испытания они провели с оксидами металлов, например, титана. Скорость осаждения удалось увеличить примерно в четыре раза.
«Мы сейчас пытаемся объединить два механизма: стандартный (распыление) и испарение. При таком варианте мы увеличиваем скорость осаждения, но при этом снижается качество покрытия. У нас есть решение этой проблемы, и сейчас мы его отрабатываем», - отмечает Дмитрий Сиделёв.
Над этим проектом, как уточнили разработчики, активно работают не только сотрудники кафедры экспериментальной физики, но и студенты университета.
Источник: Пресс-служба ТПУ
http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=34910&d_no=107610#.ViQjb26E4c0