Плазменное напыление
Плазменная наплавка (Plasma transfer Arc, PTA) является современным способом нанесения износостойких покрытий на рабочую поверхность при изготовлении и восстановления изношенных деталей машин.
Плазмой называется высокотемпературный сильно ионизированный газ, состоящий из молекул, атомов, ионов, электронов, световых квантов и др. При дуговой ионизации газ пропускают через канал и создают дуговой разряд, тепловое влияние которого ионизирует газ, а электрическое поле создает направленную плазменную струю. Газ может ионизироваться также под действием электрического поля высокой частоты. Газ подается при давлении в 2 …3 атмосферы, возбуждается электрическая дуга силой 400 … 500 А и напряжением 120 … 160 В Ионизированный газ достигает температуры 10 … 18 тыс. С, а скорость потока - до 15000 м/сек. Плазменная струя образуется в специальных горелках - плазмотронах. Катодом является неплавящий вольфрамовый электрод.
В качестве плазмообразующих газов можно использовать аргон, гелий, азот, кислород, водород и воздух. Наилучшие результаты наплавки получаются с аргоном и гелием.
Достоинствами плазменной наплавки являются:
Высокая концентрация тепловой мощности и минимальная ширина зоны термического влияния.
Возможность получения толщины наплавляемого слоя от 0,1 мм до нескольких миллиметров.
Возможность наплавления различных износостойких материалов (медь, латунь, пластмасса) на стальную деталь.
Возможность выполнения плазменной закалки поверхности детали.
Относительно высокий КПД дуги (0.2 …0.45).
Малое (по сравнению с другими видами наплавки) перемешивание наплавляемого материала с основой, что позволяет достичь необходимых характеристик покрытий.
Поверхность детали необходимо готовить к наплавке более тщательно, чем при обычной электродуговой или газовой сварке, т. К. Посторонние включения уменьшают прочность наплавленного слоя. Для этого производится механическая обработка поверхности (проточка, шлифование, пескоструйная обработка), иногда обезжиривание. Мощность электрической дуги подбирают такой, чтобы сильно не нагревалась деталь, и чтобы основной металл был на грани расплавления.
Солнечные батареи
Группа ученых из Института солнечной энергетики Фраунгофера (Fraunhofer ISE), Soitec, CEA-Leti и Берлинского центра Геймгольца заявила о достижении нового рекорда КПД преобразования энергии солнечного света в электричество с помощью новой четырехкаскадной конструкции солнечного элемента. Новый рекорд эффективности при 297-кратной концентрации солнечного света был получен после трех лет интенсивных исследований. Данный рекорд означает, что 44,7% всей солнечной энергии, от УФ диапазона до ИК, преобразуется в электрическую энергию. Это достижение является важным шагом на пути к 50-процентной эффективности и дальнейшему уменьшению стоимости электричества, полученного из энергии Солнца.
Описанные солнечные элементы используются в фотогальванических электрогенерирующих установках с концентраторами (CPV), позволяющих более чем в 2 раза увеличить эффективность традиционных солнечных батарей за счет концентрации солнечного света на элементе. Многокаскадные солнечные элементы на основе соединений A3B5, изначально применяемые в космосе, являются сейчас самой перспективной наземной технологией для реализации высокой эффективности преобразования солнечного света в электричество. Такие многокаскадные элементы представляют собой многослойную структуру, где разные каскады сделаны из различных полупроводниковых соединений группы A3B5. Отдельные каскады поглощают разные диапазоны длин волн солнечного спектра.
Эта чрезвычайно эффективная технология применяется на солнечных электростанциях в регионах с высоким процентом прямого солнечного излучения. В настоящее время установки Soitec работают в 18 странах, включая Италию, Францию, ЮАР и Калифорнию.