Nové tenké vrstvy ocení průmysl i lékařství

Do Laboratoře hodnocení nanovrstev CxI přibyly tento týden dvě vakuové komorové plasmové pece pro nanášení tenkých vrstev.

Komory, které využívají plazmochemické modifikace a depozice velmi tenkých povlaků mají rozdílný původ. Komora RF PACVD pochází z brněnské společnosti Termobit, komoru RF PACVD/MS (Radio Frequency Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition/Magnetron Sputtering) vyrobili na polské Technické univerzitě v Lodži – toto zařízení patří k nejmodernějším vybavením svého druhu, v České republice zatím žádné jiné pracoviště plasmovou komorou tohoto typu nedisponuje.

„Tato nejmodernější komora stála 3,5 milionu korun bez DPH. Je výjimečná v tom, že dokáže při povlakování snoubit chemický a fyzikální proces. V těchto dnech oba přístroje kalibrujeme a ladíme, asi tak za dva týdny na nich začneme řešit výzkumná zadání i diplomové práce,“ uvedl Mateusz Fijalkowski (obr. 1), senior researcher v mezinárodním týmu, který bude s komorami pracovat.

Tým laboratoře dokáže vytvořit velmi tenké vrstvy na bázi uhlíku nebo vrstvy ze sloučenin oxidů, karbidů či nitridů kovů a dalších látek. Takové vrstvy o tloušťce 100 až 200 nanometrů jsou průhledné, mají přitom mechanické vlastnosti keramiky. Dvojice nových plasmových komorových pecí v laboratořích CxI posune vývoj těchto vrstev dále.

„Vrstvy, na kterých pracujeme, mají být použitelné především ve strojírenství s přednostní orientací na automobilový průmysl a jadernou energetiku,“ uvedl vedoucí laboratoře a šéf materiálového výzkumu CxI Petr Louda (obr. 2) a doplnil několik příkladů užití v těchto odvětvích.

Tenké otěruvzdorné vrstvy lze využít například pro eliminaci účinků tření pístových kroužků motoru při tzv. suchém startu. Po ošetření pístového kroužku tenkou vrstvou dojde k zefektivnění a zlevnění provozu automobilů. Tenké povlaky najdou uplatnění také na površích řezných nástrojů, v energetice se pak mohou nanášet na lopatky turbín, což významně zvýší jejich odolnost vůči opotřebení.

Tenké povlaky se uplatní také v lékařství na površích implantátů a materiálů na nástroje.

„Při komplikovaných zlomeninách se kost fixuje materiály z vysokolegované oceli. To je ve skutečnosti kombinace těžkých kovů a hrozí, že tělo ji nepřijme. Tenká vrstvička na povrchu oceli AISA 316L slouží jako bariéra, která zabrání interakci tkáně s těžkými kovy,“ uvádí příklad dalšího využití Petr Louda.

„Přístroje jsou připraveny k participaci s průmyslovou sférou. Naše komory jsou malé – můžeme na nich provádět experimentální výzkum, optimalizovat vrstvy a odlaďovat procesy na jednom výrobku. Výsledky předáme průmyslovým partnerům, kteří disponují velkými komorami, do nichž naloží i tisíce takových výrobků,“ doplňuje Louda.

Radek Pirkl