Новости

Наука
21.01.2019

Ученые БГУИР разработали прибор, очищающий поверхности с помощью плазмы

Атмосферная плазма - мировой тренд в технологиях электроники и оптики, текстильной и пищевой промышленности, медицине и биологии. Сегодня в эти исследования инвестируют крупнейшие предприятия и мировые производственные гиганты в Германии, Франции, США, Китае, Японии, Южной Корее и др. В нашей стране данное направление развивается в Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники, а также в институте физики Национальной академии наук.

Cистема генерации плазмы атмосферного разряда - собственная научно-исследовательская разработка БГУИР. Данное устройство создает плазму, с помощью которой можно, не разрушая, обрабатывать предметы, а также стерилизовать поверхности. Проект реализуется в Бизнес-инкубаторе и инженерно-образовательном Центре 4.13 на основе научно-исследовательской работы студентов и благодаря поддержке научно-исследовательской части университета. Разработка ученых БГУИР уже демонстрировалась на белорусских выставках, например, на ENERGY EXPO. К прибору проявили интерес как государственные предприятия, так и коммерческие организации, в том числе медицинские учреждения.

Об уникальности проекта, его практическом применении и потенциале рассказал кандидат технических наук, доцент кафедры "Микро- и наноэлектроника", начальник Центра 4.13 Дмитрий Котов.

Котов

Дмитрий Анатольевич Котов


"Воздух покрывает все предметы вокруг, что сравнимо с изолирующей пленкой. Разработанное устройство не только создает плазму, которая позволяет обрабатывать предметы, не разрушая их, но и удаляет с их поверхности атомы и молекулы воздуха, а также другие загрязнения. Если провести такую обработку, на поверхности активируются все физико-химические процессы и реакции. Например, если нанести краску или клей на обработанную таким образом поверхность, они будут держаться лучше", - поясняет Дмитрий Анатольевич.

Дополнительно система стерилизует поверхность, уничтожая биологические объекты. Поэтому прибор интересен не только для промышленных целей, но и для медицины. "Есть даже устоявшийся термин - плазменная медицина. Немецкие коллеги развивают ее для лечения ран и кожных заболеваний, применяют при оказании косметологических услуг, - рассказывает Дмитрий Котов. - С помощью "холодной" плазмы можно лечить такие заболевания кожи, как меланома. Правда, устройство генерации плазмы, которое есть у нас сейчас, требует доработки с целью снижения температуры обрабатываемых объектов ниже 40 С".

Кроме очистки поверхностей разработанный прибор позволяет проводить их модификацию: можно добавлять газы, пары, синтезировать микро- и наноструктуры, обрабатывать материал в различных условиях.

Магистранты проводили эксперименты с обработкой поверхностей различных материалов: нержавеющей стали, полимерных материалов, пластин кремния, стекла, керамики и других, отмечает Дмитрий Анатольевич, демонстрируя практическое применение прибора на бумаге и образце из металла.

"Бумага при обработке не загорается, это говорит о низкой температуре плазмы, - отмечает ученый. - А при нанесении воды на стальную пластину, мы можем видеть изменение её поверхностных свойств. Там, где была плазменная обработка, капля воды сама равномерно распределяется по поверхности и сбоку практически не видна, в то время как на необработанной поверхности капля принимает вид бусинки. Эффект от такой обработки сохраняется несколько суток. Это доказывает, что прибор изменяет гидрофильные и гидрофобные свойства поверхности материалов".

Разработка ученых БГУИР может быть полезна медикам для проведения лабораторных анализов: при заборе крови лаборанту не нужно самостоятельно распределять образец по стеклу для изучения его состава, кровь растечется сама.

Или другой пример - имплантаты сосудов. Они имеют волокнообразную структуру, которая, как правило, имеет низкую смачиваемость, а значит, требуется большое время для прорастания живой тканью и восстановления сосуда. Если повысить их гидрофильность, то ткань быстрее проникнет между волокнами и обновит сосуд. Также плазма может использоваться для очистки воды, потенциально - для очистки крови, что актуально для лечения онкологических заболеваний.

"У проекта есть большой экспортный потенциал за счет широты применения устройства, - считает Дмитрий Котов. - В перспективах работы - опытное производство прибора, что позволит сделать его доступнее для реализации. По сравнению с мировыми аналогами в сфере технологий и медицины мы конкурентоспособны: сейчас этот рынок занят западными устройствами, и пока их стоимость доходит до десятков тысяч евро за прибор".

Котов


Студенты выполняют сборку схемотехнической части проекта и разрядную систему, начиная от их проектирования и моделирования. Потом делают конструкторскую документацию и после сборки устройства отрабатывают технологию плазменной обработки при атмосферном давлении. Пройдя эти этапы, они становятся настоящими инженерами и к моменту получения диплома уже имеют практический опыт работы по специальности.

В инженерно-образовательном Центре "Изовак-БГУИР" студенты работают, начиная с 3-его курса. Знакомятся с лабораторией они еще на первом - в формате экскурсий. В работу вовлечены в основном студенты кафедры микро- и наноэлектроники специальностей "Микро- и наноэлектронные технологии и системы", "Квантовые информационные системы", "Нанотехнологии и наноматериалы в электронике".

"Обычно в лабораторию приходят по 5-6 человек из группы. Остается не больше половины - это тоже нормальный процесс. Исследования последних ложатся в основу курсовых работ и дипломных проектов, магистерских и аспирантских диссертаций", - рассказывает Дмитрий Котов.

Доцент также отмечает, что в работе инженерно-образовательного Центра 4.13 участвуют студенты и других кафедр и факультетов, например, специальности "Промышленная электроника" факультета информационных технологий и управления, специальности "Медицинская электроника" факультета компьютерного проектирования. "В планах работать со студентами, которые помогут автоматизировать управление такими устройствами генерации "холодной" плазмы", - резюмирует Дмитрий Анатольевич.

Подготовила Ольга Нелюбович, пресс-служба БГУИР
Фото: Максим Максак, пресс-служба БГУИР

Назад