Nový patent a také úspěch v transferu technologií v podobě prodané licence mají na svém kontě experti z ústavu fyzikální elektroniky na přírodovědecké fakultě. Při vylepšování již dříve patentované plazmové tužky vynalezli nový způsob úpravy povrchů využitelný v průmyslu – štěrbinovou plazmovou trysku.
Trysku vyvinuli vědci ze svého původního vynálezu, takzvané plazmové tužky, což je vlastně dutá elektroda s úzkou kapilárou tvořící trysku, kterou proudí pracovní plyn, nejčastěji argon. V trysce se generuje výboj, který aktivuje plyn, a vytvoří se tak plazma. To vyvolává chemické reakce, které mohou měnit vlastnosti upravovaných materiálů.
„Využití plazmatu při povrchových úpravách je různé. Především to zlepšuje některé vlastnosti, například při lakování dřeva se díky tomu sníží počet potřebných vrstev, u kovů se zase sníží možnost popraskání laku. Materiály ale mohou získat i úplně nové charakteristiky, například lepší odolnost vůči korozi nebo hydrofobitu, kdy v podstatě odpuzují vodu,“ dodal Klíma.
Cesta k novému patentu ale nebyla jednoduchá. Původně se totiž tým kolem Miloše Klímy domluvil na společném projektu s firmou Elmarco, který měl spojit plazmové tužky a výrobu nanovláken, které by získaly nové vlastnosti. „Během práce jsme však zjistili, že plazmová tužka upravená do podoby multitrysek není pro průmyslové využití vhodná. Museli jsme se rozhodnout, zda projekt nedokončíme, nebo začneme vyvíjet úplně nové zařízení,“ popsal komplikace Klíma.
Problém se objevil, když se dalo několik plazmových tužek vedle sebe. I tužka umí pomocí aerosolu nanášet například barvy či vrstvy, díky kterým je původní materiál chemicky i mechanicky odolnější, pokud se jich ale seřadí víc vedle sebe, již to s aerosolem nefunguje. „Jednotlivé kapiláry generující plazma totiž zároveň vytvářejí turbulentní proudění, které dodávaný aerosol rozptýlí a ten se prakticky vůbec nedostane na povrch opracovávaného materiálu. Začali jsme tedy přemýšlet o zcela nové technologii a napadlo nás využití štěrbiny,“ uvedl chemik.
Výzkumníci si ale nejdřív museli ověřit, zda se vůbec dá generovat plazma ve štěrbině. Použili k tomu skleněné desky, na které rovnoměrně umístili elektrody, pustili mezi ně argon, přidali vysokofrekvenční napětí a zapálili výboj. Pokus byl úspěšný, a tak se pustili do hledání vhodných materiálů a dalších možných vylepšení. „Původní tryska uměla opracovat povrch o šířce deseti centimetrů, nyní už pracujeme s tryskami, které mají šířku padesát centimetrů,“ poznamenal Klíma.
Využití v průmyslu
Nejnovější vynález, je jedním z výstupů evropského projektu Ceplant. Kromě Klímy se na něm podíleli i studenti Maja Gašić a Michal Makovec a konstruktér Jan Zahradník, který je spolumajitelem patentu. Práva k užívání vynálezu koupila od Masarykovy univerzity spin-off firma Nano Fusion. Zaplatí za něj 900 tisíc korun a navíc univerzitě každoročně poputují další poplatky za jeho užívání. Firma se bude podílet také na patentování této technologie v zahraničí.
I když univerzita získala patentovou ochranu na štěrbinovou plazmovou trysku teprve nedávno, už se podle Klímy chystají dvě průmyslové instalace. Výzkumníci také pokračují v dalších úpravách trysek. Mimo jiné pracují na tom, aby se s jejich pomocí daly opracovat i nerovné povrchy.