|
Hlavní náplní práce v oddělení materiálového inženýrství (MI) je studium materiálů po jejich interakci s plazmatem. Při interakci plazmatu s materiály v nich dochází k různým změnám. Výskyt takových změn může způsobovat obtíže při hledání konstrukčních prvků dlouhodobě vystavených účinkům plazmatu a plazma zde představuje problém. Na druhé straně mohou být tyto změny využity k výrazné modifikaci běžných materiálů – především jejich povrchů, nebo k přípravě materiálů nového typu se specifickými vlastnostmi. Plazma v tomto případě představuje nástroj.
Oddělení MI ÚFP je jedním z mála pracovišť na světě, které se zabývá studiem obou témat: jednak studiem materiálů vystavených vysokoteplotnímu plazmatu v tokamacích a také plazmovými nástřiky prováděnými termickým plazmatem. Pro fúzní zařízení (tokamaky) jsou například vyvíjeny speciální funkčně gradované materiály (FGM), které by vydržely prostředí plazmatu v tokamaku a současně dostatečně odváděly teplo. K testování takových materiálů je možné využít ústavní tokamak COMPASS. FGM lze mimo jiné připravit s využitím plazmatu jako nástroje, tedy pomocí plazmového stříkání.
K plazmovému stříkání jsou v oddělení MI s výhodou využívány světově unikátní plazmové hořáky s vodní nebo hybridní stabilizací WSP®, resp. WSP®H, které byly vyvinuté v ústavu. Materiál - ve formě prášků, ale i suspenzí nebo roztoků - je vnesen do proudu termického plazmatu, kde proběhnou různé reakce, a následně je deponován na substrát. Vytvářeny jsou buď ochranné povlaky z kovových i keramických materiálů a jejich směsí, nástřiky se specifickými fyzikálními vlastnostmi (fotokatalýza, dielektrika, apod.) nebo jsou vlastním patentovaným postupem formovány tenkostěnné keramické prvky, které lze jinak obtížně připravit.
Další používanou metodou pro přípravu nových materiálů je „Spark plasma sintering“ také nazývané „Field Assisted Sintering Technique“. Tato metoda používá pulzní elektrický proud a zvýšený tlak ke slinování kovových i nekovových prášků. Umožňuje připravit ultrajemnozrnné materiály i FGM při výrazném urychlení celého procesu. Veškeré připravené materiály jsou podrobeny zevrubné charakterizaci od fázové analýzy, přes mikrostrukturu, až po mechanické a další fyzikální vlastnosti. Experimentální studium v odd. MI je prováděno v široké mezinárodní spolupráci a je také podporováno teoretickými výpočty a modelováním.
|
