Исследование кинетических и теплофизических параметров неравновесной плазмы в задачах синтеза функциональных наноматериалов

Проект направлен решение двух фундаментальных проблем: самосогласованное описание газовых разрядов постоянного тока при средних и высоких давлениях и на их инновационных применений в задачах синтеза функциональных наноматериалов из химических элементов четвертой группы периодической таблицы, а именно, углерода, кремния и германия, их композитов, а также смесей газов, в состав которых входят эти элементы, в неравновесной плазме тлеющего и дугового разряда при высоком (атмосферном) давлении. В проекте предлагается детально исследовать и систематизировать условия формирования наноструктур из химических элементов четвертой группы таблицы Менделеева, а именно, углерода, кремния, германия и их смесей, в зависимости от температурного поля, напряженности электрического поля, давления буферного газа, материала подложки, наличия катализатора. Для этого предполагается: 1) Провести полномасштабные исследования, включающие электрофизические, оптические, теплофизические и при некоторых условиях зондовые измерения, условий формирования наноструктур в неравновесных разрядах постоянного тока: в слаботочном дуговом разряде с гибридными (композитными) электродами и в аномальном тлеющем разряде при средних и высоких давлениях в покоящемся газе и слабом потоке газа. Изучить и систематизировать условия и внешние факторы, влияющие на тип получаемых наноструктур, таких как буферный газ, давление газа, материал подложки, а так же внутренних факторов, таких как вкладываемая мощность (разрядные токи), распределение напряженности электрического поля и температурных полей в различных частях плазмохимического реактора, в том числе в непосредственной зоне разряда, на его периферии и в электродах. 2) Провести детальные исследования полученных в результате синтеза функциональных наноструктур. 3) Сформулировать физико-математические модели рассматриваемых в проекте разрядов постоянного тока с учетом широкого набора плазмохимических и химических реакций, происходящих в плазме газового разряда, учетом самосопряженного нагрева электродов и их обратного влияния на характеристики разряда (в том числе и абляции) и на их основе провести численные эксперименты, которые позволят спрогнозировать и описать их основные характеристики разрядов в широком диапазоне входных условий. 4) разработать базу данных по условиям синтеза наноструктур в условиях неравновесной плазмы, генерируемой разрядами постоянного тока в различных режимах в широком диапазоне вкладываемой мощности и давления буферного газа.