15.01.2018/№3

image

Роман Кудактин – один из молодых ученых, кто будет получать президентскую стипендию в 2018-м году.

О своей работе автор рассказывает ниже.

Сфера наших научных интересов находится на стыке нескольких областей знаний: физики плазмы, материаловедения и теплофизики.

Основная задача, которую мы решаем, состоит в том, чтобы модифицировать различные материалы с помощью компрессионного плазменного потока (КПП). Лаборатория физики плазменных ускорителей Института тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова совместно с БГУ занимается этим направлением уже более 15 лет. За это время было получено немало важных научных результатов, в том числе по улучшению механических свойств сталей, твердых сплавов, алюминиевых сплавов, титановых сплавов, по формированию новых фаз – силицидов, интерметаллидов, твердых растворов. Мои работы являются продолжением этих исследований. Их научная новизна обусловлена уникальными свойствами КПП как метода воздействия.

Плазменный поток – это направленно движущая плазма. КПП – это такой плазменный поток, который ускоряется и сжимается под действием собственного магнитного поля. Он характеризуется уникальными свойствами, присущими только ему и больше никакому другому методу. Так скорость плазмы превышает 50 км/с, температура составляет до 10 эВ, а ее плотность достигает 1016 – 1018 см-3. При этом время существования составляет 100 мкс. В импульсных плазменных ускорителях можно получать гораздо большие скорости и плотности плазмы, но время ее существования на несколько порядков меньше – около 1 мкс. В стационарных плазменных ускорителях время существования потока и его плотность намного больше, но температура и скорость существенно меньше. Поэтому КПП обладает уникальной совокупностью параметров, которые, с одной стороны, обеспечивают высокую плотность мощности энергетического воздействия, а с другой – время воздействия достаточно для завершения физических и химических преобразований в материале мишени.

Конвективный массоперенос является отличительной особенностью воздействия КПП. В результате цепочки структурно-фазовых превращений можно получать модифицированные слои материалов с уникальной структурой, недоступной другим методам воздействия.

Автору этих строк была назначена стипендия Президента Республики Беларусь за два исследования. Первое связано с упрочнением стали. Второе – с возникновением фотовольтаического эффекта в монокристаллическом кремнии после обработки КПП.

Ранее были получены результаты по повышению прочности, износостойкости и коррозионной стойкости сталей с помощью легирования примесями различных металлов. Моей задачей было достичь упрочнения стали за счет легирования силицидами титана. Для этого на сталь наносили одно или несколько покрытий легирующих элементов толщиной до нескольких микрометров. После этого мишень с нанесенными покрытиями обрабатывали КПП. За счет высокой энергии воздействия покрытия и поверхностный слой стали плавились. С помощью конвекции они перемешивались так, что примесь равномерно распределялась в поверхностном слое (толщиной до 30 мкм). В результате быстрого охлаждения поверхностный слой стали кристаллизовался и закалялся. В итоге появилась возможность существенно улучшить механические свойства обычной стали за счет легирования поверхностного слоя силицидом титана.

Вторая работа была посвящена изучению фотовольтаического эффекта, возникающего в кремнии дырочного типа проводимости при его обработке КПП. Этот эффект был открыт в 2010 году. Задачей было изучить его основные свойства, а также понять природу этого эффекта. В результате комплексного исследования обнаружено, что воздействие КПП приводит к изменению типа проводимости поверхностного слоя с дырочного на электронный. При этом образуется электронно-дырочный переход.

Изменение типа проводимости, по всей видимости, обусловлено образованием в поверхностном слое кремния дефектно-примесной структуры. В основном это дислокации. С помощью рентгеновской дифракции и просвечивающей электронной микроскопии установлено, что модифицированная область остается монокристаллической.

Такая структура обладает повышенной устойчивостью к температурному и радиационному воздействию. Поэтому фотовольтаические элементы, созданные с помощью КПП, перспективны при использовании их в космических аппаратах. Под воздействием радиации они не будут существенно деградировать со временем.

Москва Некрасовка купить закладку кокаина (первый, орех) Роман КУДАКТИН,

enter ИТМО НАН Беларуси