Opracowana przez polskich naukowców metoda modyfikowania warstw powierzchniowych form metalowych za pomocą wiązki rozpędzonych jonów zdobyła srebrny medal podczas 21. Międzynarodowej Wystawy Wynalazczości, Innowacji i Technologii ITEX 2010 w Kuala Lumpur w Malezji.
Twórcami metody są naukowcy z Instytutu Problemów Jądrowych (IPJ) w Świerku, Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME) w Warszawie oraz Instytutu Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników (IMPiB) w Toruniu – poinformował rzecznik IPJ dr Marek Pawłowski.
Nagrodzone w połowie maja w Malezji rozwiązanie zostało już opatentowane i znajdzie zastosowanie przy produkcji precyzyjnych uszczelnień gumowych stosowanych w lotnictwie i sprzęcie wojskowym.
Jak wyjaśnia rzecznik IPJ, coraz częściej techniki wypracowane przez fizyków jądrowych trafiają do przemysłu. Jedną z takich metod, wywodzącą się z amerykańskiego programu budowy bomby atomowej, jest implantacja jonów.
W przemyśle półprzewodnikowym implantacja jonów należy do rutynowych procesów domieszkowania elementów mikroelektronicznych. Jednak obecnie znajduje coraz liczniejsze zastosowania także w innych gałęziach przemysłu. „W przypadku metalowych elementów do form dla przemysłu gumowego, modyfikacja energii powierzchniowej stali powoduje, że guma przestaje przylegać do formy. Poprawia się jakość powierzchni wyrobów, a jednocześnie można znacznie ograniczyć przerwy w produkcji, nieuniknione z uwagi na konieczność czyszczenia form” – wyjaśnia prof. Jacek Jagielski z IPJ i ITME.
Rzecznik IPJ tłumaczy, że proces implantacji jonów polega na wprowadzaniu obcych jonów do warstwy powierzchniowej materiału. W pierwszej fazie atomy domieszki są jonizowane, po czym przyśpieszane w polu elektrycznym do prędkości nawet tysięcy kilometrów na sekundę. Uformowaną wiązkę jonów kieruje się następnie na powierzchnię poddawanego obróbce materiału. Dzięki odpowiednio dużej energii jonów, wbijają się one w materiał na głębokość do jednego mikrometra. Można w ten sposób wprowadzić do dowolnego materiału praktycznie każdą domieszkę, w koncentracjach nieosiągalnych innymi metodami.
Struktura materiału bombardowanego jonami ulega istotnym zmianom. Warstwa powierzchniowa nabiera nowych własności, często całkowicie odmiennych niż charakteryzujące materiał wyjściowy. Otrzymuje się w ten sposób znacznie lepsze parametry eksploatacyjne materiału niż pierwotne.
„Możliwe jest na przykład nadanie powierzchni stali narzędziowej własności stali kwasoodpornej – i to bez zmian własności rdzenia materiału, jego makroskopowej twardości oraz przy zachowaniu rozmiarów i klasy wykończenia powierzchni detalu” – informuje dr Pawłowski. EKR
