Cos'è la tecnologia del plasma freddo?

Tecnologia del plasma freddo(noto anche comePlasma non termicoOPlasma a bassa temperatura) è uno stato di materia in cui un gas è parzialmente ionizzato, generando un mix unico di specie reattivesenzariscaldando significativamente il gas sfuso. Ecco una rottura:

1. Concetto principale:

   • Il plasma è spesso chiamato "quarto stato della materia" (oltre solido, liquido, gas). È costituito da ioni, elettroni liberi, atomi/molecole neutri e varie specie eccitate.

   • InPlasma termico/caldo(come nei archi o nei fulmini di saldatura), tutte le particelle (elettroni, ioni, neutri) sono in equilibrio termico quasi a temperature molto elevate (migliaia di ° C).

   • Plasma freddoraggiunge uno stato di non equilibrio. Gli elettroni sono altamente energizzati (10.000-100.000+ ° C equivalenti), ma gli ioni più pesanti e le molecole di gas neutro rimangono vicini alla temperatura ambiente (in genere 25-60 ° C). Questa è la chiave.

2. Come viene generato:

   • Creato applicando un forte campo elettrico (AC, DC, pulsato, microonde, RF) su un gas (comunemente aria, ossigeno, azoto, argon, elio o miscele) a pressione atmosferica o bassa pressione.

   • Metodi di generazione comune:

     • Scarico di barriera dielettrica (DBD):Elettrodi separati da una barriera dielettrica e un gap di gas. Crea plasma filamentoso o diffuso.

     • Jet Plasma a pressione atmosferica (APPJ):Il gas scorre attraverso gli elettrodi, generando un pennacchio di plasma diretto a un bersaglio.

     • Scarico corona:L'elettrodo ad alta tensione con un punto affilato crea plasma vicino alla punta.

     • Plasma RF accoppiato in modo capacitivo o induttivamente.

3. Componenti chiave e agenti attivi:

   • Elettroni energetici:Reazioni di guida.

   • Specie di ossigeno reattivo (ROS):Ozono (O₃), ossigeno atomico (O), ossigeno singoletto (¹O₂), superossido (O₂⁻), radicali idrossilici (· OH).

   • Specie di azoto reattivo (RNS):Ossido nitrico (NO), biossido di azoto (no₂), perossinitrite (Onoo⁻).

   • Fotoni UV:Emesso durante il rilassamento delle specie eccitate.

   • Particelle caricate (ioni ed elettroni):Può interagire con le superfici.

   • Campi elettrici.

4. Perché è potente e unico:

   • Bassa temperatura:Può trattare i materiali sensibili al calore (materie plastiche, tessuti biologici, cibo) senza danni termici.

   • Chimica reattiva:Il cocktail di ROS, RNS, UV e ioni può essere in modo efficiente:

     • Uccidi i microrganismi (batteri, virus, funghi, spore).

     • Modifica le proprietà di superficie (migliora la bagnabilità, l'adesione, la stampabilità).

     • Degradi inquinanti e tossine.

     • Promuovere reazioni chimiche specifiche.

     • Stimolare i processi biologici (ad es. Guarigione delle ferite, germinazione dei semi).

   • Processo a secco:Spesso non richiede liquidi o sostanze chimiche aggressive.

   • Veloce ed efficiente:Le reazioni si verificano in genere rapidamente.

   • Ecologico:Generalmente produce rifiuti minimi rispetto ai metodi chimici; L'ozono/RN generato si decompone in modo naturale.

5. Principali applicazioni:

   • Sterilizzazione e decontaminazione:Strumenti medici, materiali di imballaggio, superfici ospedaliere, superfici alimentari (frutta, verdura, carne), trattamento dell'acqua, purificazione dell'aria.

   • Medicina (medicina al plasma):Guarigione e disinfezione delle ferite (ferite croniche, ustioni), ricerca sulla terapia del cancro, odontoiatria, trattamento della pelle, coagulazione del sangue.

   • Elaborazione dei materiali e modifica della superficie:Migliorare l'adesione per vernici/rivestimenti/colla, migliorando la tintura tessile, le superfici di pulizia, creazione di rivestimenti funzionali.

   • Industria alimentare:Estendendo la durata di conservazione uccidendo agenti patogeni e organismi di deterioramento su prodotti, carne e imballaggi; Miglioramento della germinazione dei semi; degrado della micotossina.

   • Agricoltura:Trattamento dei semi per una migliore crescita/resistenza, controllo delle malattie delle piante.

   • Resposizione ambientale:Abbattere i composti organici volatili (COV) nell'aria, degradando gli inquinanti organici in acqua.

   • Elettronica:Incisione, deposizione, pulizia di wafer e componenti.

   • Energia:Riforma del carburante, miglioramento della combustione.

In sostanza:La tecnologia del plasma freddo sfrutta la potente reattività di un gas parzialmente ionizzato a temperatura vicino alla stanza. Offre un'alternativa versatile, efficiente e spesso ecologica ai tradizionali processi termici, chimici o basati su radiazioni in diversi campi, in particolare laddove la sensibilità al calore o i residui chimici sono importanti preoccupazioni. È un'area di ricerca e applicazione industriale in rapido avanzamento.