„Spekulovali jsme o novém směřování výzkumu keramických materiálů pro generaci bariérových výbojů. Právě tam vznikl základní impuls, který jsme následně sepsali do podoby projektu. Zabralo nám to zhruba rok,“ popisuje cestu k úspěšnému řešení jeden z vedoucích Martin Trunec z CEITEC VUT. Konkrétně se jednalo o tříletý projekt pod záštitou Grantové agentury ČR s názvem Ohebné keramické substráty s optimalizovanými elektrickými vlastnostmi řešený v letech 2018–2020. Hlavním cílem byl vývoj tenkých ohebných keramických substrátů s optimalizovanými elektrickými vlastnostmi pro plazmové zdroje. „Připravit takové substráty vyžadovalo vyvinout novou metodu přípravy, která umožní z nanometrových částic vytvořit velmi tenké keramické substráty s požadovanými vlastnostmi,“ upřesňuje Trunec.

Výzkumníci rovněž zkoumali materiálové složení keramických substrátů pro dosažení optimálních podmínek pro zapálení a hoření plazmatu. „Při řešení projektu jsme se snažili připravit takový keramický materiál, kterým by svými fyzikálně-chemickými vlastnostmi usnadnil zapálení a udržovaní nízkoteplotního výboje. Právě to je totiž stěžejním prvkem pro průmyslové aplikace,“ říká Mirko Černák z Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity, který se se svým týmem věnoval především sestavování plazmových výbojek a jejich testování.

Jak ale víme z každodenního života, ohebnost keramických materiálů není jejich typickou vlastností. „Teoretické výpočty v průběhu výzkumu však ukázaly, že keramické substráty mohou být vysoce flexibilní, pokud má materiál vysokou pevnost a substrát je dostatečně tenký. To jsme následně i experimentálně potvrdili,“ objasňuje Trunec. Ten se svým týmem díky dlouholetým zkušenostem v oblasti pokročilých keramických materiálů zaštítil proces přípravy keramických substrátů. Vyvinuté plazmové výbojky založené na tenkých keramických substrátech mohou sloužit například jako základní jednotky nových pokročilých zařízení využívaných v průmyslu pro plazmové čištění od anorganických nečistot, pro dezinfekci, přípravu ozonu nebo například v zařízeních zvyšujících klíčivost osiv.

K úspěšnému řešení podle obou vedoucích jednoznačně přispěla spolupráce vědců ze dvou významných brněnských institucí i výrazná angažovanost mladých studentů. „Studenti během projektu zvýšili svou kvalifikaci a týmu zároveň poskytli neustálý tok nových myšlenek a přispěli také při řešení komplikací, které jsme nepředvídali,“ vyzdvihuje Mirko Černák. Výstupem je mimo jiné i osm odborných publikací. „Posunuli jsme poznání v oblasti dielektrických bariérových výbojů sloužících ke generaci nízkoteplotního atmosférického plazmatu. S dílčími poznatky nyní dále pracujeme,“ uzavírá Trunec.

Výzkumníci už podali žádost o navazující projekt a doufají, že během něho budou moci ještě efektivněji prozkoumat a navrhnout keramické substráty zvyšující produkci volných radikálů v nízkoteplotním atmosférickém výboji. Ty by se v budoucnu mohly rovněž využívat například pro sterilizaci povrchů či produkci ozonu.