48. Основы плазменной и элионной технологии

Плазма — значительно ионизированная и нагретая до 10 000—30 000 °С смесь нейтральных молекул, ионов, которая в отличие от газа ярко светится, обладает электропроводностью и активно взаимодействует с магнитными нолями.

научная база этой группы технологий — плазмохимия, изучающая процессы, протекающие при сверхвысоких температурах, когда вещество находится в состоянии плазмы.

В плазменных установках в качестве энергоносителя чаще всего используется струя низкотемпературной плазмы.

С помощью электродуговых или высокочастотных разрядов создается высокая (30 000 ° С) температура, которая ионизирует газовый поток плазмообразующих газов аргона, гелия, азота или их смесей. При соединении с электронами газ ионизируется и под действием магнитных полей выходит из сопла плазмотрона в виде ярко светящейся струи. Полученная плазма в качестве энергоносителя направляется на обрабатываемую поверхность изделия, в химический реактор и т.д. В химическом реакторе, например, под воздействием высокой температуры в плазме за тысячные доли секунды протекают химические реакции.

В машиностроении плазменным методом обрабатывают изделия из любых материалов, выполняя прошивание отверстий, резку, наплавку, износостойких, коррозионноустойчивых покрытий, сваривают тугоплавкие металлы, а также неэлектропроводные материалы (стекло, керамика).

В металлургии вместо доменных печей для процесса восстановления железа вполне можно использовать плазмотроны. Плазменные металлургические технологические процессы, экологически чисты, не выделяют в окружающую среду сернистые и иные вредные газы.

Широкое использование плазменных технологий тормозится слабой изученностью данного класса процессов, иногда слишком большой скоростью их протекания, сравнительно высокой энергоемкостью производства.

Элионная технология использует действие электронных, ионных и рентгеновских остросфокусированных пучков. Одним из важнейших процессов элионной технологии является ионная имплантация.

Ионная имплантация —основанный на взаимодействии управляемых потоков высокоэнергетических ионов с поверхностью твердого тела для направленного изменения его свойств, связанных с атомной структурой. При ионной имплантации обрабатывающие ионы преодолевают поверхностный энергетический барьер, внедряются в поверхностный слой, вызывая повышение концентрации атомов обрабатывающего вещества в последнем; внедрению сопутствует мощное радиационное воздействие, связанное с рассеянием кинетической энергии ионов в сопротивляющейся среде обрабатываемого материала и приводящее к дефектообра-зованию.

Таким образом, ионная имплантация охватывает два взаимосвязанных процесса — внедрение (легирование) и радиационную обработку (дефектообразование).

Использование элионной технологии, несмотря на ее высокую энергоемкость, весьма перспективно для создания новых конструкционных материалов и улучшения свойств традиционных.

49. Основы современной биотехнологии

Биотехнология включает в себя:•промышленную биотехнологию (микробиологический синтез);• «генетическую и клеточную инженерию;•инженерную энзимологию (белковую инженерию).

Промышленная микробиология (микробиологический синтез) —получение веществ с помощью микроорганизмов. Производство кормовых дрожжей, тысячи тонн аминокислот, биологических средств защиты растений, антибиотики для сельскохозяйственных животных, витамины... используются в медицине- вакцины, производимые путем микробиологического синтеза. в сельскохозяйственной практике - методу защиты возделываемых культур от вредителей и болезней, бактериальные удобренияи т.д. для решения проблем энергетики - биоэнергетика (биогаз).

Генетическая инженерия —искусственные генетические структуры путем целенаправленного воздействия на молекулы ДНК. Клонирование: органов и тканей — это задача номер один в трансплантологии, травматологии и других областях медицины; в животноводстве будет создание и размножение клонов трансгенных сельскохозяйственных животных (овец, коров, свиней). считается самой перспективной областью современной биотехнологии

Клеточная инженерия - крупномасштабного культивирования клеток человека или животных и даже получать популяции клеток того или иного органа, которые можно использовать для пересадок. выращивают искусственную кожу, клетки печени и даже клетки нервной системы. Методами клеточной инженерии разработан способ соединения клеток лимфоцитов с опухолевой клеткой для получения так называемых гибридом, начинающих производить противоопухолевые антитела. Гибридомная технология открывает новую эру в иммунологии.

Инженерная энзимология —создания ферментов для промышленного использования, интенсифицирует технологические процессы при снижении их энерго- и материалоемкости.

Создание ферментов, закрепляемых на полимерных носителях, явилось значительным шагом вперед в развитии современной биотехнологии.

Иммобилизация ферментов повышает их устойчивость к нагреванию, изменению реакции среды, увеличивает срок их действия, облегчает отделение от продуктов реакции, дает возможность многократного использования. при производстве сахара для диабетиков, некоторых гормональных препаратов.

В химической промышленности, при получении тканей, кож, бумаги, других синтетических материалов. будет способствовать решению проблемы очистки окружающей среды.

В медицине в борьбе с опухолями, тромбами и другими длительными поражениями, требующими постоянного поступления лекарств в организм.