Koud plasma bereikt hoeken en kanten

Een nieuwe koud plasma‘-technologie behandelt temperatuurgevoelige materialen tot in de kleinste holtes, spleetjes en uitsparingen.

Trefwoorden: #Braunschweig, #cold plasma, #Disc Jet, #Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST, #Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films IST, #oppervlaktebehandeling

Lees verder

research

ENGINEERINGNET.BE - Onderzoekers aan het Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films IST in Braunschweig slaagden daarin met hun nieuwe ‘Disc Jet’-technologie.

Plasma’s worden opgewekt met hoge hitte en hoge voltages. Eerst gebeurde dat in vacuüm. Later ook in open lucht onder gasmengsel -verschillende gassen en gasmengsels kunnen daarbij gebruikt worden, met verschillend effect- maar tot nu toe kon dat alleen op vlakke oppervlaktes. Het plasma gleed immers gewoon over kleine holtes en uitsparingen heen. Om daaraan te verhelpen combineerden de researchers twee plasmaprocessen: de ‘plasma jet’ en de ‘glijdende ontlading’.

Fraunhofers ‘plasma jet’ bestaat uit een elektrode en een nozzle. Een koud plasma wordt opgewekt met wisselstromen. De hoge elektrische stromen van de elektrode slaan negatief geladen elektronen uit het atoomhulsel van het gas. De grotere, positief geladen ionen blijven achter zodat het gas geleidend wordt en… plasma.

“Omdat de plus- en minpolen van de elektrode voortdurend veranderen, bewegen de ionen nauwelijks. Ze geven dan ook vrij weinig energie af in de vorm van hitte”, zegt Martin Bellmann, ingenieur in the Application Center for Plasma and Photonics of the Fraunhofer IST. Zo blijft de temperatuur laag -tussen 30°C tot 60°C- wat prima is voor het behandelen van hittegevoelige materialen als plastics of hout.

En nu komt het. De nozzle blaast de vrije elektronen op het te behandelen oppervlak. Het materiaal geleidt niet en reageert dan ook niet, waardoor de vrije elektronen terugkaatsen naar de basis van de ‘jet’. Dat resulteert in een massa kleine flitsen, zogenaamde glijdende ontladingen die zich in concentrische cirkels rond de nozzle vormen, tussen de basis van de nozzle en het te behandelen stuk. Het grote voordeel is dat de gehele oppervlakte die bestreken wordt eenvormig wordt behandeld -inclusief holtes en spleten.

Omdat die spreiding van het plasma hen deed denken aan een ‘compact disc’ noemden de researchers hun innovatie ‘Disc Jet’.


(Fraunhofer IST)

ACHTERGROND
Plasma’s worden in de industrie ingezet om oppervlakken te reinigen of te behandelen zodat inkt, verf, lijm,… er beter op ‘pakken’. Plasma heeft het voordeel dat er geen solventen of andere producten meer aan te pas komen. Goedkoper en milieuvriendelijker, dus. Het plasma ‘ruwt’ de oppervlakte lichtjes maar heeft ook een chemische werking. De onstabiele atomen en moleculen van het plasma zijn immers zeer reactief. Wordt ‘lucht’ gebruikt als plasmagas, dan zullen de zuurstofatomen waterstofatomen oplossen. Bij plastics resulteert dat in een oppervlak dat makkelijker bedrukt of gekleefd kan worden.