Институт физического материаловедения
Авторы: Семенов А.П., Балданов Б.Б., Ранжуров Ц.В.
Свечение разряда.
Краткая характеристика основных технических параметров: Слаботочный поверхностный разряд в аргоне атмосферного давления с диэлектрическим барьером на аноде, инициируется отрицательным коронным разрядом при подаче постоянного напряжения до 20 кВ от регулируемого высоковольтного источника (плюсом на анод, минусом на катод). Острийный катод представляет собой стальной стержень диаметром 1,5-2 мм с радиусом закругления вершины острия 25 мкм. Плоский металлический анод выполнен в виде стального круга диаметром 3-24 см. Катод установлен перпендикулярно плоскости анода, причем центр симметрии анода расположен на расстоянии 30-100 мм от вершины острия катода. На аноде расположен модифицируемый полимер (пленка политетрафторэтилена) толщиной 10-100 мкм, в форме круга или прямоугольника, соответственно, с диаметром или диагональю равными диаметру анода. Модифицируемый полимер удерживается на аноде заточенным краем торцевого среза стальной накидной шайбы, электрически соединенной с анодом. Для стабилизации разряда острийный катод нагружается регулируемым балластным сопротивлением не ниже 1 МОм.
Область возможного применения: Модификация поверхностных свойств биосовместимых полимеров, в частности, политетрафторэтилена, методом плазменной обработки. Энергетическое воздействие плазмы на поверхность политетрафторэтилена приводит к изменению соотношения основных химических связей в поверхностных слоях, образованию новых связей –CF3, -CF, -C-O и модификации физико-механических свойств. Время экспозиции 1-10 мин, ток разряда 250-700 мкА. Модификация химического состава обусловлена процессами, протекающими в поверхностных слоях и повышением доли центров адсорбции в виде дефектов структуры, радикалов, кислородсодержащих связей.
Степень готовности разработки к практическому применению: Практическая значимость признаков технического результата, подтверждается примером применения газоразрядного устройства в биомедицинских технологиях, в частности, при обработке политетрафторэтилена (-CF2-CF2-)n. Благодаря повышению работы адгезии, энергии межмолекулярного взаимодействия, сопротивления отслаиванию, эффективной поверхностной плотности отрицательного заряда, уменьшению краевого угла смачивания.
Возможный технический и (или) экономический эффект от внедрения: Технический результат – упрощение устройства с одновременным повышением стабильности его работы и обеспечение более равномерного и эффективного воздействия низкотемпературной плазмы на обширные поверхности.
Сравнительная характеристика с известными разработками: Недостатком известных устройств газоразрядной плазмы является необходимость использования дорогостоящих источников питания для получения тока высокого напряжения и высокой частоты. Использование гелия приводит к сильному удорожанию процесса плазменной модификации. Обрабатываемая поверхность крайне мала и ограничивается 7 мм2.
Сведения о патентоспособности и патентной защите разработки: Заявка на выдачу патента RU № 2020119357. Заявлено 11.06.2020.