Ce este tehnologia cu plasmă rece?

Tehnologie cu plasmă rece(cunoscut și sub numele dePlasmă non-termicăsauPlasmă la temperaturi scăzute) este o stare de materie în care un gaz este parțial ionizat, generând un amestec unic de specii reactivefărăÎncălzirea semnificativă a gazului în vrac. Iată o defalcare:

1. Conceptul de bază:

   • Plasma este adesea numită „a patra stare de materie” (dincolo de solid, lichid, gaz). Este format din ioni, electroni liberi, atomi/molecule neutre și diverse specii excitate.

   • ÎnPlasmă termică/fierbinte(Ca și în arcurile de sudare sau fulgere), toate particulele (electroni, ioni, neutre) sunt în echilibru aproape termic la temperaturi foarte ridicate (mii de ° C).

   • Plasmă receObține un stat non-echilibru. Electronii sunt foarte energizați (10.000-100.000+ ° C echivalent), dar ionii mai grei și moleculele de gaze neutre rămân aproape de temperatura camerei (de obicei 25-60 ° C). Acesta este esențial.

2. Cum este generat:

   • Creat prin aplicarea unui câmp electric puternic (AC, DC, Pulsed, cu microunde, RF) pe un gaz (de obicei aer, oxigen, azot, argon, heliu sau amestecuri) la presiunea atmosferică sau presiune scăzută.

   • Metode comune de generare:

     • Descărcare de barieră dielectrică (DBD):Electrozi separați printr -o barieră dielectrică și un decalaj de gaz. Creează plasmă filamentară sau difuză.

     • Jet plasmatic cu presiune atmosferică (AppJ):Gazul curge prin electrozi, generând un penaj de plasmă direcționat către o țintă.

     • Descărcare Corona:Electrodul de înaltă tensiune cu un punct ascuțit creează plasmă lângă vârf.

     • Plasma RF cuplată cu capacitate sau inductiv.

3. Componente cheie și agenți activi:

   • Electroni energetici:Reacții de conducere.

   • Speciile reactive de oxigen (ROS):Ozon (O₃), oxigen atomic (O), oxigen singlet (¹o₂), superoxid (O₂⁻), radicali hidroxil (· OH).

   • Speciile reactive de azot (RN):Oxid nitric (NO), dioxid de azot (NO₂), peroxinitrit (ONOO⁻).

   • Fotoni UV:Emis în timpul relaxării speciilor excitate.

   • Particule încărcate (ioni și electroni):Poate interacționa cu suprafețele.

   • Câmpuri electrice.

4. De ce este puternic și unic:

   • Temperatură scăzută:Poate trata materialele sensibile la căldură (materiale plastice, țesuturi biologice, alimente) fără deteriorare termică.

   • Chimie reactivă:Cocktailul Ros, RNS, UV și ioni poate fi eficient:

     • Ucide microorganisme (bacterii, viruși, ciuperci, spori).

     • Modificați proprietățile de suprafață (îmbunătățiți umectabilitatea, adeziunea, imprimabilitatea).

     • Degradează poluanții și toxinele.

     • Promovarea reacțiilor chimice specifice.

     • Stimulează procesele biologice (de exemplu, vindecarea rănilor, germinarea semințelor).

   • Proces uscat:Adesea nu necesită lichide sau substanțe chimice dure.

   • Rapid și eficient:Reacțiile apar de obicei rapid.

   • Ecologic:În general, produce deșeuri minime în comparație cu metodele chimice; Ozon/RN -uri generate se descompun în mod natural.

5. Aplicații majore:

   • Sterilizare și decontaminare:Instrumente medicale, materiale de ambalare, suprafețe spitalicești, suprafețe alimentare (fructe, legume, carne), tratarea apei, purificarea aerului.

   • Medicină (Medicină plasmatică):Vindecarea și dezinfectarea rănilor (răni cronice, arsuri), cercetare în terapia cancerului, stomatologie, tratament cu piele, coagulare a sângelui.

   • Procesarea materialelor și modificarea suprafeței:Îmbunătățirea aderenței pentru vopsele/acoperiri/lipici, îmbunătățirea vopselelor textile, suprafețe de curățare, crearea de acoperiri funcționale.

   • Industria alimentară:Extinderea duratei de valabilitate prin uciderea agenților patogeni și a stricate organisme pe produse, carne și ambalaje; îmbunătățirea germinării semințelor; degradarea micotoxinei.

   • Agricultură:Tratamentul semințelor pentru creșterea/rezistența îmbunătățită, controlul bolilor plantelor.

   • Remedierea mediului:Îndepărtarea compușilor organici volatili (COV) în aer, degradând poluanții organici în apă.

   • Electronică:Gravură, depunere, curățare napolitane și componente.

   • Energie:Reformarea combustibilului, îmbunătățirea combustiei.

În esență:Tehnologia cu plasmă rece valorifică reactivitatea puternică a unui gaz parțial ionizat la temperatura camerei aproape. Oferă o alternativă versatilă, eficientă și adesea ecologică la procesele tradiționale termice, chimice sau bazate pe radiații pe diverse domenii, în special în cazul în care sensibilitatea la căldură sau reziduurile chimice sunt preocupări majore. Este un domeniu care avansează rapid de cercetare și aplicații industriale.