Студенты НГУ разрабатывают плазменный активатор для 3D-печати и электроники

Студент четвертого курса физического факультета Новосибирского государственного университета Андрей Орлов стал победителем конкурса «Студенческий стартап» с проектом по созданию настольного плазменного активатора поверхностей. Прибор предназначен для подготовки 3D-печатных деталей и плат к покраске, склейке и пайке с помощью холодной плазмы, без использования вакуума, газовых баллонов и химических реагентов. 

Проект реализуется командой из трех студентов под научным руководством кандидата физико-математических наук Владимира Андрющенко. Андрей Орлов руководит командой, занимается разрядной системой и проводит испытания, Павел Коваленко отвечает за конструктивные элементы, Лев Квасников занимается схемотехникой, в первую очередь высоковольтным преобразователем, сообщает пресс-служба НГУ. 

Интерес к плазменным технологиям возник у Андрея во время работы в Лаборатории синтеза новых материалов Института теплофизики имени С. С. Кутателадзе, где он занимался численным моделированием плазмы.

«В какой-то момент мне стало интересно, где и как еще используют плазму. Почитав научные статьи, я наткнулся на термин «диэлектрический барьерный разряд». Меня заинтересовала эта тема, потому что разряд возникает вообще без вакуума. Также я прочитал статьи про антимикробную обработку через активные частицы. Это смежная область, но она очень сильно развила интерес, мне показалось это очень перспективно», — рассказал Андрей Орлов.

Выбор конкретной ниши — подготовки поверхностей пластиковых деталей и плат — обусловлен практической потребностью: у одногруппника есть 3D-принтер, и разработчикам хорошо знакома проблема плохой адгезии краски и клея к напечатанным деталям.

В основе разрабатываемого прибора — диэлектрический барьерный разряд, который зажигается прямо в воздухе при обычном атмосферном давлении. Между металлическим электродом, закрытым керамическим или стеклянным диэлектриком и обрабатываемой деталью выдерживается зазор в три-пять миллиметров, после чего подается переменное напряжение до 10 кВ с частотой 10-20 кГц. В зазоре возникает холодная плазма: газ остается комнатной температуры, деталь не нагревается и не плавится, а на ее поверхности образуются активные частицы, которые делают материал смачиваемым. За счет этого краски, клеи и покрытия держатся намного лучше. 

Прямых российских аналогов настольного атмосферного плазменного активатора с закрытой камерой и автоматическим циклом на сегодняшний день нет. Зарубежные автоматизированные решения — это либо вакуумные системы, либо установки, требующие газовых баллонов. К тому же, это крупногабаритное и достаточно дорогое оборудование, используемое в связке с химическими реагентами и растворителями. Существующие ручные активаторы позволяют производить только точечную обработку и не подходят для работы с платами и партиями деталей.

«Отличие разрабатываемой нами установки состоит в том, что мы работаем при обычном атмосферном давлении, без вакуума и газа, в закрытой камере с повторяемым циклом по таймеру», — пояснил Андрей Орлов.

Команда уже завершила первый этап, разработав и рассчитав техническое задание. Готова принципиальная схема высоковольтного преобразователя и концепция разрядной системы, проведены консультации с экспертами, чтобы проверить соответствие параметров будущего устройства предъявляемым требованиям.

Проект поддержан грантом Фонда содействия инновациям, выделенные средства будут направлены на зарплату команды, закупку материалов для сборки, измерительное оборудование, а также на оплату услуг подрядчиков — изготовление плат, помощь патентного поверенного для подачи заявки на полезную модель и бухгалтерское сопровождение. 

Источник: Новосибирский государственный университет

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.