Научно-образовательный центр «Ионно-плазменные технологии»

Научно-образовательный центр МГТУ им. Н. Э. Баумана «Ионно-плазменные технологии» образован в 2011 году.

Центр создан для проведения фундаментальных и прикладных исследований по взаимодействию плазмы с конденсированным веществом (поверхность, пылевые частицы, кластеры) и проведения международной образовательной деятельности (лекции ведущих отечественных и зарубежных специалистов, подготовка аспирантов и магистров).

Основные направления развития Центра соответствуют четырем из шести приоритетных направлений Программы развития МГТУ им. Н. Э. Баумана как Национального исследовательского университета:

• космическая техника и технологии включают в себя электроракетные двигатели, а также высокоэффективные преобразователи солнечной энергии;
• наноинженерия охватывает раздел пылевой плазмы, а также наиболее широко представленное здесь направление модификации поверхности с помощью ионно-плазменной технологии и ионно-плазменных ускорителей, создаваемых для технологических целей;
• биомедицинская техника и технология живых систем представлены исследованием и разработкой плазменных аппаратов для хирургии и терапии, а также для обеззараживания жидкостей, газов, поверхностей, материалов;
• энергетика и энергосбережение развивается как направление солнечных батарей для космических аппаратов, солнечных батарей наземного пользования, элементов плазменных систем управляемого термоядерного синтеза.

Основными направлениями фундаментальных и прикладных исследований Центра в рамках международного сотрудничества являются:

• фундаментальные исследования процессов формирования и моделирования квазикристаллической структуры в пылевой плазме;
• фундаментальные исследования процессов конденсации и испарения кластеров и пылевых частиц в плазме. Исследование и разработка процессов синтеза и сепарации нанопорошков в плазменной среде. Исследование и разработка методов плакирования нанопорошков.
• создание и исследование свойств наноструктурированных покрытий на основе металлокерамических матриц с использованием фуллеренов и нанотрубок.
• модификация поверхности с помощью ионно-плазменной технологии, с целью придания новых свойств известным материалам.
• наноразмерная ионно-лучевая обработка крупногабаритных оптических деталей;
• разработка новых источников плазмы, в том числе: электроракетных двигателей, ионно-плазменных ускорителей для технологических целей, элементов систем управляемого термоядерного синтеза, генераторов плазмы для биомедицинской техники.

В минувшем столетии ионно-плазменная технология дважды влияла на пути развития нашей цивилизации. В 1940-е годы с ее помощью перешли к промышленному обогащению урана и добились контроля над ядерной энергией. Технологические приемы, отработанные в то время, успешно используются до сих пор. Тогда эта новая для своего времени технология изменила расстановку сил в международных соотношениях. В 1960-е годы она обеспечила становление массового производства изделий микроэлектроники и оптоэлектроники, способствуя изменению информационных возможностей человеческого общения. Компьютеры, мобильные телефоны, мониторы систем отображения информации – нескончаемый поток производства этих изделий возник и развивается благодаря возможностям ионно-плазменной технологии.

В наше время сформировался огромный спрос на ионно-плазменную обработку (инженерию) поверхности машиностроительных деталей с целью придания им новых свойств по твердости, износостойкости, жаропрочности и т. д. Считается, что инженерия поверхности в современной промышленности стала таким же прогрессивным явлением, каким был переход к полупроводникам в сфере производства средств информации.

Действительно, нанеся тонкое покрытие на лопатки турбины, сделанные из традиционного материала, можно на 4–8 % поднять КПД авиационного двигателя и снизить расход топлива. Пленка толщиной несколько микрометров, нанесенная на металлорежущий инструмент из потока ионов, в 10 раз увеличивает срок его службы. Наноразмерный, а потому и прозрачный, слой металла, осажденный из плазмы на строительное стекло, уменьшает на 20% тепловой поток, уносимый излучением через обычные окна.

Значительный научно-технический потенциал кафедры «Плазменные энергетические установки» МГТУ им. Н. Э. Баумана в области ионно-плазменных технологий, её лидирующее положение в исследованиях и разработке современного ионно-плазменного инструмента, в технологии ионно-плазменной модификации поверхности, в электроракетных и фотонных двигателях, в области плазменной медицины и систем термоядерного синтеза, а также сложившиеся международные связи, в том числе сотрудничество с ведущими научными и образовательными центрами Германии (Институт Макса Планка, Центр Гельмгольца, Институт физики плазмы, г. Юлих), Франции (Университет Бургундии), Колумбии (Университет де Сантандер), Бразилии (Университет Рио-де-Жанейро), Китая (Дайлянский университет) позволили создать международный научно-образовательный центр «Ионно-плазменные технологии».