Эврика-86
Шрифт:
Интересно наблюдать этот процесс. Над тиглем виден лишь погруженный а расплав диск с вырезанной на его поверхности геометрической фигурой. Ее продолжение - жидкий столбик той же формы, образованный под действием сил поверхностного натяжения. При охлаждении он затвердевает. Так образуется кристалл заданной конфигурации.
Этот способ внедрен на предприятиях нашей страны.
Над превращением интересного физического принципа в промышленную технологию трудились многие исследователи. Среди них особое место заняла группа сотрудников одной из лабораторий Всесоюзного научно-исследовательского института электротермического оборудования (ВНИИЭТО).
Руководитель
называет кандидатов технических наук Л. Егорова и Д. Кравецкого. Сотрудничество коллектива лаборатории с металлургами закончилось организацией промышленного производства монокристаллов германия заданной формы. Теперь очередь еще за двумя полупроводниками кремнием и арсенидом галлия. Уже получены опытные образцы. Но это только начало.
Широко разнообразие изделий, полученных в этой лаборатории. Один из образцов - искусственный лейкосапфир-выглядит стеклянным, но сходство со стеклом или кварцем только в прозрачности. Этот бесцветный кристалл - "родственник" благородного синего сапфира, рубина и других ювелирных камней из семейства корундов, ибо в основе каждого из них - окись алюминия.
– Лейкосапфир,- говорит Л. Затуловский,- плавится при 2050 градусах. Оптиков привлекает его способность пропускать широкий диапазон световых волн - от ультрафиолетовых до инфракрасных. Химиков и физиков устраивает химическая инертность, сочетающаяся с твердостью, близкой к алмазу. Поэтому лейкосапфир отличается высокой износостойкостью. Продолжая список замечательных качеств, ученый заметил: "Должен сказать, что по теплопроводности он не уступает металлу. А вот электрический ток в отличие от металла он не проводит - это "непоколебимый" диэлектрик". Остается подчеркнуть, что все его свойства не теряются и в экстремальных условиях работы. Этим объясняется интерес, проявленный к нему учеными и практиками различных специальностей.
Коллектив лаборатории ВНИИЭТО организовал производство изделий из бесцветного сапфира на ряде промышленных предприятий страны.
Что же дает государству использование метода профессора А.Степанова по сравнению с другими известными способами получения лейкосапфира?
Новая технология позволяет по чать изделия без отходов. В этом огромное преимущество. Глядя на код! лекцию, состоящую из трубок, кали^ рованных стержней с изменяемой фоо. мой поперечного сечения, колпачков тиглей, "лодочек" и замкнутых ампул' думаешь, что изготовление некоторых из них даже из более податливого материала просто нереально. Замкнутую ампулу, например, чудится, можно было выдуть только из стекла. А ведь монокристаллическая окись алюминия, по существу,- камень.
...За окнами уже сгущались сумерки. Но внезапно в лаборатории стало так светло, словно сюда проникли солнечные лучи. Такое впечатление создала подвешенная под потолком натриевая лампа, напоминающая своей формой миниатюрный дирижабль. Другая такая лампа стояла на стенде. Внутри ее стеклянной оболочки, служащей защитой,- газоразрядная трубка с металлическими электродами на обоих ее концах. Между ними и горит электрический разряд-очаг яркого света желтоватой окраски. Натриевая лампа - один из наиболее интересных примеров использования профилированного сапфира.
Затуловский положил на рукопись две трубки одинакового размера. Первая была так прозрачна, что сквозь нее можно было прочитать текст. Другая трубка не позволяла различать даже буквы. Первая получена из лейкосапфира, вторая же трубка - из поликора, спеченного порошка той же окиси алюминия.
В
Эта экономия определяется большим сроком службы лампы и снижен^ ным расходом электроэнергии при той
мощности - на 120 киловатт-часов
ежегодно.
На светотехнических предприятиях же работают созданные во ВНИИЭТО ^ановки. В каждой из одного тигля с ^сплавом одновременно вытягиваются шесть газоразрядных трубок.
разработанный процесс выращивания сапфировых изделий по способу А. Степанова, как и аппаратурное оформление, запатентованы в Англии, США, ФРГ, Японии.
Перечисленные выше изделия изготовляются из отечественного сырья и на отечественном оборудовании. Успеху способствует творческое содружество коллектива лаборатории с рядом организаций и заводов. Среди них Институт физики твердого тела АН СССР и многочисленные заказчики ранее невиданных стойких и прозрачных изделий. Испытанная в различных приборах и устройствах, эта продукция открывает новые области применения лейкос^пфира в науке и технике.
ПЛАЗМА В ПРОИЗВОДСТВЕ
Плазма - ионизованный газ - это не только вещество Солнца или "огненный вихрь" в будущих термоядерных реакторах. Это и газовый разряд в лампах дневного света, и кислородноацетиленовая струя сварочной горел^-так называемая низкотемпературная плазма. Сейчас она начинает с Успехом применяться во многих процессах химического производства. Воз^кпа особая область прикладной нау^ - плазмохимия.
Специалисты многие годы изучают физику плазмы. Результаты этих
дований уже широко используются в самых различных областях - от астрофизики до космического двигателестроения и электроэнергетики.Физические методы обработки материалов с использованием плазмы хорошо известны - это, например, сварка, резка, напыление покрытий и выращивание кристаллов. А вот плазменная химия пока еще развита сравнительно мало. Сейчас, однако, приходят к пониманию того, что многие производственные процессы можно осуществлять быстрее, дешевле, с меньшим загрязнением окружающей среды, если в них применять вместо традиционной технологии плазмохимию. Стоимость электроэнергии, которая требуется для выработки плазмы, начинает сравниваться со стоимостью других видов энергии, необходимых для химической промышленности, в особенности это касается нефтяной и газовой энергетики.
Любая плазма - это газ, достаточно ионизованный для того, чтобы проводить электрический ток. Нагрев газа способен вызвать его ионизацию путем отщепления электронов от атомов. Образуется смесь положительных ионов и электронов, в которой будут и другие продукты пиролиза - новые атомы и свободные радикалы.
Частицы плазмы обладают высокой энергией. Они могут вызывать некоторые химические реакции или служить катализаторами в других, причем в таких, которые иным путем получить невозможно. Степень ионизации зависит. от химических и физических свойств плазмы, особенно от ее температуры и давления. Плазма, используемая для химической технологии, имеет температуру до 20 тысяч градусов Цельсия. Это так называемая "низкотемпературная плазма". При температуре около 10 тысяч градусов она ионизована процента на два. В отличие от нее высокотемпературная плазма, например, та, которая служит источником энергии при термоядерном синтезе, разогрета до 100 миллионов градусов.