TECHNOLOGY AND RESULTS OF STUDYING THE SURFACE INTERACTION FOR CHARGED PARTICLES FLOW IN LOW-TEMPERATURE PLASMA

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

An analysis of approaches to studying the interaction of the surface with a stream of charged particles is presented in order to increase the efficiency of the process of low-temperature plasma modification of the surface layer. The results of the analysis showed that it is theoretically difficult to study the interaction, therefore, it is interesting to study it empirically using electrochemistry methods that allow us to investigate the phenomena of mixing and spreading of a liquid placed on the surface caused by molecular interaction processes. An off-the-shelf technology for studying surface interaction for charged particles flow in a low-temperature plasma has been found. The technology is based on the surface interaction for a particle flow simulator, using an aqueous 3,0 % NaCl salt solution. During the course of studying, it was found, firstly, that the results of interaction are actively influenced by chemical processes between the surface and the ions of the solution, depending on the value of the potential of the electric field applied to the surface, as well as due to its microrelief, and secondly, that the main boundary process running under surface interaction and solution is adsorption. The data of the analysis of the effects of exposure to the plasma surface are presented. They proved the reliability of study results, since the course of chemical and adsorption processes also take place. In general, the materials presented in the article allowed making conclusion that the developed technology makes it possible to determine the conditions that ensure an increase in the efficiency of the low-temperature plasma modification process contributing to the improvement of both surface (electrochemical) and volumetric (physical mechanical and electrophysical) properties if it is used either in the initial state or in the state changed by plasma particles.

About the authors

Boris Maksovich Brzhozovsky

A.A. Blagonravov Institute of Machine Science of the Russian Academy of Sciences (IMASH RAS)

ORCID iD: 0009-0005-8486-4467
professor, doctor of technical sciences

Elena Petrovna Zinina

A.A. Blagonravov Institute of Machine Science of the Russian Academy of Sciences (IMASH RAS)

Vladimir Vasil'evich Martynov

A.A. Blagonravov Institute of Machine Science of the Russian Academy of Sciences (IMASH RAS)

ORCID iD: 0000-0002-4177-0963
doctor of technical sciences

References

  1. Бржозовский Б.М., Зинина Е.П., Мартынов В.В. Основные результаты и направления дальнейших исследований по низкотемпературному плазменному формированию композитных структур на рабочих поверхностях геометрически сложных металлических изделий // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2022. № 8 (134). С. 20-26.
  2. Ролдугин В.И. Физикохимия поверхности: учебник-монография. Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2011. 568 с.
  3. Глушков В.Л., Еркович О.С. Характеристики поверхности щелочных металлов с учетом дискретности кристаллической решетки и фриделевских осцилляций электронной плотности // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 4. С. 75-89.
  4. Партенский М.В. Самосогласованная электронная теория металлической поверхности // Успехи физических наук. 1979. Т. 128. Вып. 1., № 5. С. 69-106.
  5. Вольф Г.В., Федоров Д.В. Самосогласованный отклик электронной плотности кристаллической пленки меди на внешнее электростатическое поле // Физика твердого тела. 2001. Т. 43. Вып. 3. С. 385-390.
  6. Инженерия поверхности деталей: под ред. А.Г. Суслова. М.: Машиностроение, 2008. 320 с.
  7. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. М.: Химия, 1976. 232 с.
  8. Никитенков Н.Н. Основы анализа поверхности твердых тел методами атомной физики: учеб. пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. 203 с.
  9. Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание. М.: Химия, 1974. 416 с.
  10. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Введение в электрохимическую кинетику. М.: Высшая школа, 1983. 400 с.
  11. Салем Р.Р. Теория двойного слоя. М.: Физматлит, 2003. 104 с.
  12. Chevalliot S., Kuiper S., Heikenfeld J. Experimental Validation of the Invariance of Electrowetting Contact Angle Saturation // J. Adhesion Sci. Technol. 2011. doi: 10.1163/156856111X599580.
  13. Klarman D., Andelman D., Urbakh M. A Model of Electrowetting, Reversed Electrowetting, Contact Angle Saturation // arXiv:1102.0791v3[cond-mat.soft] 18 Apr 2011.
  14. Формирование композитных структур на поверхностях сложного профиля воздействием низкотемпературной плазмы комбинированного разряда: монография / Б.М. Бржозовский, Е.П. Зинина, В.В. Мартынов, Е.С. Плешакова. Старый Оскол: ТНТ, 2017. 140 с.
  15. Brzhozovskii B., Zinina E., Martynov V., Zakharevich A. The effect of pressure in the working chamber of a processing unit on the quality indicators of the composite structure formed in the metal product surface layer at low-temperature plasma modification // Vacuum, 2022, 205. 111403.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).