Направи дарение на училище!

(Статията е от новия брой 155 на списание Българска Наука)

В последните години плазмата и плазмените технологии бележат особено силно развитие. Но въпреки бурното развиване на тези технологии плазмата остава малко неясна и непозната за широката общественост. А всъщност според учените около 99% от веществото във вселената е във вид на плазма. Повечето от нея се съдържа в слънцето и другите звезди, а слънчевият вятър, който достига до Земята и може да предизвиква смущения в най-различни апаратури, също е плазма. Ние тук на Земята го възприемаме под формата на полярните сияния, мълниите по време на бури също представляват плазма.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Като лабораторни експерименти и технологии плазмата започва да се развива основно като плазма, създадена при ниско налягане в разрядни съдове, тръби и др. Характеристиките на плазмата са плазмената концентрация и температурите на различните видове частици в нея – електрони, йони, възбудени атоми, радикали. В зависимост от тези си характеристики плазмите се делят на равновесни, наричани и топлинни, при които обикновено температурата е доста по-висока, на тежките частици и на електроните е една и съща; а нетоплинните плазми, които са неравновесни, при които електроните имат доста по-голяма енергия и температура от тежките частици.

В условията, в които се развиват технологиите в миналото, основно са при ниско налягане в неравновесна плазма. Такива технологии са за плазмено ецване или отлагане на тънки слоеве, които широко се използват в микроелектрониката. За да работят нашите електронни устройства, компютрите, телефоните, в производството на интегралните схеми се използват точно такива технологии. Например всички луминесцентни лампи, т. нар. енергоспестяващи, всъщност представляват газоразрядни – такива, в които има някакъв газ при ниско налягане, в който протича ток и се създава плазма.
Други приложения на плазмените технологии могат да са обработка на повърхности и материали, отлагане на слоеве, ецване. Използват се плазмени източници много широко и в областта на спектроскопията като източник, който може да йонизира средата за да може оттам нататък тя да бъде изследвана със съответните спектрални прибори.

В последните години започна много бурно развитие и на плазмените технологии и приложения в области, които са далеч от техниката. Тези технологии са свързани с възможността да се създадат при атмосферно налягане плазмени източници, в които плазмата е с ниска температура, т. нар. студена плазма. В днешно време тази студена плазма намира приложение в области като медицина, стоматология, селско стопанство, биология. Ултравиолетовите лампи също са газоразрядни, при ниско налягане и са използвани например при стерилизация на помещения. Голямо разпространение напоследък придобива и технологията, при която плазмата се получава при контакт с течности или вътре в самите течности, тя също се използва при стерилизация и при прочистване на води.

В рамките на проекта “Чисти технологии за устойчива околна среда – води, отпадъци, енергия за кръгова икономика” със средствата на оперативната програма Центърът по компетентност “Clean & Circle” вече разполага с новозакупени източници за Лабораторията по плазмени технологии. Те осигуряват един много широк диапазон от характеристики на плазмата, която е силно неравновесна, с широко варираща температура – от няколко хиляди градуса до стайна температура. Плазмата, която се създава в лабораторията е основно в аргон (инертен газ), с който в зависимост от условията и използваните източници могат да се получат най-различни параметри на плазмата. Това, че тази плазма може да има температура под 40°С, дава възможност тя да се използва за дезинфекция и за третиране на живи организми.

Когато новата сграда на центъра бъде завършена и лабораториите бъдат изградени и оборудвани, това ще даде възможност на учените да правят много по-мащабни изследвания. Приложенията, по които те работят включват плазмено третиране на отпадъчни води, съдържащи устойчиви органични замърсители; третиране на утайки, съдържащи опасни замърсители; третиране на води от болнични заведения; допълнително третиране на води за питейно-битови цели.
Понеже центърът е за кръгова икономика той се стреми към перспективи да се използват плазмени технологии за да може от отпадъци да се получават различни енергоносители и заедно с това да се намали замърсяването. Обикновено с плазмени технологии може да бъде получен някакъв синтетичен газ като енергоносител и твърди вещества, стъклообразни най-често, във вид, годен за използване в строителството например.

Всъщност за да бъде наистина кръгова икономиката отпадъците не трябва да се разглеждат като боклук, а като ресурс/суровина, от който могат да бъдат получени такива енергоносители и материали, които да се влагат в други дейности. Плазмените технологии са доказали, че могат да се справят с подобни предизвикателства.
Паралелно с това се работи и по други проекти, центърът за компетентност участва в проекта “Promises”, който има за цел предотвратяване на разпространението на трудно разградими органични химикали.
По този начин ще може да се постигне една по-чиста околна среда и заедно с това да се предложат технологии, които да използват отпадъците за ресурси.

Приблизително същият екип от учени е работил и по редица предишни проекти, един от които е “Cost action”, свързана с електрически разряди в течности и в контакт с течности за бъдещи приложения. Именно този проект поставя основите на взаимодействието на плазмата с течностите, върху които сега учените стъпват за по-нататъшната си работа по развиването на тези технологии.

Друг важен проект, който е бил финансиран от Фонд научни изследвания при МОН е “Ефекти и механизми на въздействие на електрически разряди в газове и течности върху моделни биологични системи”, свързан с плазмено третиране на бактерии, вируси, семена, малки връхчета от растения и за отстраняване на вируси от растенията.
Екипът на Центъра участва и в две други Cost акции – “Плазмени приложения за интелигентно и устойчиво земеделие” и “Терапевтични приложения на студената плазма”, в партньорство от българска страна със Селскостопанската академия, Софийския университет и МУ-София.

Ако статията ти е харесала, в новият Брой 155 на списанието, можеш да прочетеш много други като нея.

Подаряваме ти първите 40 страници от брой 155 тук>>

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!