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大到能為人類帶來(lái)無(wú)限清潔能源的可控聚變,小到五顏六色的熒光燈,還有芯片制造產(chǎn)業(yè)不可或缺的刻蝕機(jī)……等離子體技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,它的神奇“魔力”撥云見(jiàn)日,愈加令人驚奇,但是我國(guó)在等離子體工業(yè)應(yīng)用上還欠缺火候。
等離子體是不同于固體、液體和氣體的物質(zhì)第四態(tài)。物質(zhì)由分子構(gòu)成,分子由原子構(gòu)成,原子由帶正電的原子核和圍繞它的帶負(fù)電的電子構(gòu)成。當(dāng)施以高能量后,電子離開(kāi)原子核,這時(shí),物質(zhì)就變成了由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子組成的等離子體。
據(jù)中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)等離子體科學(xué)與技術(shù)專業(yè)委員會(huì)主任委員張菁教授介紹,看似“神秘”的等離子體其實(shí)并不罕見(jiàn),最常見(jiàn)的等離子體是高溫電離氣體,如電弧、霓虹燈和日光燈中的發(fā)光氣體,還有閃電、極光等。等離子體在半導(dǎo)體工業(yè)、聚合物薄膜、材料防腐蝕、冶金、煤化工、工業(yè)三廢處理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,潛在市場(chǎng)價(jià)值每年近2000億美元。
中科院等離子體物理研究所研究員孟月東告訴記者,等離子體中帶電粒子間相互作用,性狀非常活躍,利用這種特性就可以實(shí)現(xiàn)各種材料的表面改性。用于制鞋可避免傳統(tǒng)工藝帶來(lái)的化學(xué)污染,還能增加膠水黏性。
目前,低溫等離子體技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中較為常見(jiàn),但是在我國(guó)應(yīng)用的領(lǐng)域還非常有限。比如在羊毛染色過(guò)程中用到氯化工藝,不僅產(chǎn)生廢水污染,氈縮效應(yīng)也會(huì)比較大(導(dǎo)致衣物縮水),如果使用等離子體技術(shù)處理,不僅完全沒(méi)有污染,還能大幅減少氈縮效應(yīng)。此外,在芯片產(chǎn)業(yè)中,等離子體技術(shù)也已相當(dāng)成熟,但是目前大多被國(guó)外壟斷,包括刻蝕機(jī)、等離子清洗機(jī)等。
“但是,我國(guó)大量企業(yè)不知道到哪里能獲得相關(guān)的等離子體技術(shù)”,李建剛直言不諱。為此,他提出三點(diǎn)建議:一是在研究院所和高校組建方向明確的低溫等離子體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,提高理論和實(shí)驗(yàn)水平;二是設(shè)立以若干個(gè)企業(yè)為主體的等離子體工程技術(shù)中心,開(kāi)展等離子體工程和工藝技術(shù)的研究;三是加強(qiáng)國(guó)際合作。