送交者: CANADAGE 于 November 03, 2001 21:23:00:
五．从实验室到工业应用
如果作个社会调查，问问老百姓对下述哪个“科学”最有印象？ 激光；超导；克隆；同位素；超声波；红外线；等离子体；基因工程…我猜八成答“克隆”的居多。当然这个“第一”未必反映该技术应用的普及程度，但答“等离子体”的肯定不会太多。热等离子体技术的开发，一般讲是从二十世纪六十年代开始起步的，但是在工业领域成功运用的例子，除开热喷涂和切割焊接(直流等离子体炬)；冶金(转移电弧)；光纤、质谱分析(感应等离子体炬)等廖廖几个行业，实在不能说是振奋人心。症结在于推广热等离子体技术目前仍确少坚实的工程基础，这点下边还要谈到，先看一组数字：目前全世界的等离子体焊接装置大约是20000台，切割装置150000台；普通的等离子体喷涂装置2500台，真空等离子体喷涂装置100台；用转移电弧进行表面硬化的装置1000台；冶金行业各种用途的等离子体设备约70台；感应等离子体用于质谱分析的10000台，用于光纤生产的约100台。给你一个对比的数字概念，全球机器人的数量从1982年的35000台增加到了2000年的950000台！
从实验室到工业化的路途有多远呢？刚入门时读过一篇文章说热等离子体技术转到工业应用比起一般化工工艺要容易得多，没有什么鸿沟，因为设备(尤指等离子体炬)不需要成倍放大等等。现在想想，此说是太乐观了。且不说，等离子体炬亦需放大(为了提高功率，而这就意味着许多基础研究和工程支持工作)，在连续运转的工业应用上，如何保证设备的稳定和工艺的重现性，其难度不逊于任何其它一种需要“放大”的工艺技术。何况还有降低工艺成本的问题(水、电、气的消耗)。这就是为什么热等离子体技术可以在诸如化学气相沉积，微细粉末制造，高新材料合成等方面做出许多常规技术无法企及的实验室成果，但却在大规模工业推广上鲜有作为的原因。
写到这儿，应该介绍一下我所在的TEKNA等离子体系统公司了。这公司是我博士导师的私人企业，十来年前，我读他博士时成立的。导师M·Boulos在感应热等离子体这一学科中的地位，不算祖师，也是教父吧。公司的使命有二：第一是把众多富有前景的研究成果工业化；第二是为这种成果转化提供可使用的工业设备。上图是TEKNA制造的感应等离子体炬，不夸张地说，这是世界上最好，最耐使的感应等离子体炬了。在各国申请了三十多项专利。三、四年前，公司向感应热等离子体技术的工业应用迈出了重要的一步：生产按客户需求“量体裁衣”的“交钥匙”系统设备。课堂上美好的展望，实验报告里诱人的前景，这会儿总算可以一个一个去实现了。
举个例子吧，右边这个庞然大物是用作粉末球化的设备，产量达30公斤/小时。作为工业设备，气体和冷却水都是回收循环使用的。电子显微镜照片给出两种粉末材料等离子体球化前后的形貌。(什么材料？客户不让说☺。知道经过等离子体处理后，价值附加了不少就成了。)
再举个例子，等离子体烧石板(花岗岩、大理石)，切割，整形，涂覆，糙化，表面雕刻，可热闹呢。直流炬很小，照片上你只见一个机器手。不过下一组照片里，可以清清楚楚看见热等离子体处理能给建筑石料带来怎样的美学效果。
那么，都有哪些工业领域可以使用热等离子体技术呢？TEKNA的客户大多都要求我们为其保守商业机密。不能多举例了。说句套话吧，“种种可能仅止于我们的想象力”！我想，但凡用得着几千度到一万度高温的地方，热等离子体技术都是可以试试身手的吧。