Na to, aby sme mohli nové progresívne materiály aj zmysluplne využívať, je potrebné zvládnuť technológie ich spracovania. Od ich výroby cez rôzne technologické operácie – ako sú rezanie, strihanie, obrábanie, ohýbanie, lisovanie – až po finálne spájanie.
Jednou z prvých operácií, ktorú treba pri vzniku nových výrobkov vykonať, je delenie materiálu. Napríklad pri výrobe karosérie automobilu je potrebné z tabule plechu najprv vyrezať alebo vystrihnúť jednotlivé časti, ktoré sa použijú na jej výrobu. Technológií na delenie materiálu je niekoľko, k najstarším patrí použitie píly alebo nožníc. Vo všeobecnosti uvedené technológie označujeme ako mechanické spôsoby delenia materiálu. Druhou skupinou delenia materiálov sú spôsoby založené na využití tepelnej energie. Tieto metódy sa dajú využiť na delenie kovových aj nekovových materiálov a principiálne je možné rozdeliť ich na ďalšie dve podskupiny. Prvá využíva spaľovanie materiálu v prúde kyslíka a je vhodná pre úzku skupinu ocelí. Druhá, založená na lokálnom roztavení materiálov, je vhodná pre širší sortiment materiálov vrátane nekovov. Na vytvorenie vysokej teploty umožňujúcej lokálne roztavenie materiálu alebo jeho sublimáciu sa využíva usmernený laserový lúč alebo plazmový oblúk.
Štvrté skupenstvo hmoty
Plazma sa často označuje ako štvrté skupenstvo hmoty a astronómovia uvádzajú, že tvorí až 99 % pozorovanej hmoty vo vesmíre. Vo svojej podstate je plazma vysoko ionizovaný plyn, ktorý vzniká ionizáciou – roztrhnutím molekúl viacatómových plynov alebo odtrhnutím elektrónov z elektrónového obalu jednoatómových plynov. Prvýkrát plazmu charakterizoval v roku 1879 anglický chemik a fyzik William Crookes, objaviteľ chemického prvku tálium. Crookes nazval plazmu radian mater, čiže žiarivá hmota. Vo vesmíre sa plazma vyskytuje v rôznych formách – je súčasťou hviezd a hmlovín, na Zemi ju môžeme pozorovať vo forme bleskov alebo polárnej žiary. Medzi základné charakteristické vlastnosti plazmy patrí stupeň ionizácie a teplota.
Stupeň ionizácie je možné definovať ako pomer počtu ionizovaných častíc k celkovému počtu častíc a závisí predovšetkým od teploty plazmy. Podľa stupňa ionizácie je možné plazmu rozdeliť na slabo a silno ionizovanú. V slabo ionizovanej plazme je koncentrácia ionizovaných častíc veľmi malá v porovnaní s neutrálnymi časticami, v silno ionizovanej plazme prevláda práve koncentrácia ionizovaných častíc. Teplota plazmy je mierou tepelnej kinetickej energie pripadajúcej na jednu časticu a uvádza sa v Kelvinoch alebo v elektrónvoltoch. Na udržanie vyšších stupňov ionizácie sú zvyčajne potrebné vysoké teploty. Pri nízkych teplotách majú ióny a elektróny tendenciu rekombinovať sa do väzbových stavov – na atómy a plazma sa mení na plyn. Podľa teploty je možné plazmu charakterizovať ako vysokoteplotnú a nízkoteplotnú. Vysokoteplotná plazma má teplotu vyššiu ako milión Kelvinov a vyskytuje sa vo hviezdach, resp. pri termonukleárnej syntéze. V dôsledku veľkého rozdielu v hmotnosti sa dostávajú elektróny do termodynamickej rovnováhy medzi sebou oveľa rýchlejšie ako do rovnováhy s iónmi alebo neutrálnymi atómami. Z tohto dôvodu môže byť teplota iónov veľmi odlišná od teploty elektrónov. V nízkoteplotnej plazme môžu mať preto ióny teplotu od niekoľko tisíc Kelvinov až po teplotu okolia v závislosti od použitého plynu a stupňa ionizácie. Nízkoteplotná plazma sa vyskytuje napríklad v elektrickom oblúku, elektrických žiarivkách alebo výbojkách. Keďže plazma obsahuje voľné elektrické náboje, je elektricky vodivá a pôsobí na ňu magnetické pole.
Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.
