เทคโนโลยีพลาสมาเย็นคืออะไร?

เทคโนโลยีพลาสมาเย็น(หรือที่รู้จักกันในชื่อพลาสมาที่ไม่ร้อนหรือพลาสมาอุณหภูมิต่ำ) เป็นสถานะของสสารที่ก๊าซเป็นไอออนบางส่วนทำให้เกิดการผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของสปีชีส์ปฏิกิริยาปราศจากให้ความร้อนอย่างมีนัยสำคัญกับก๊าซจำนวนมาก นี่คือรายละเอียด:

1. แนวคิดหลัก:

   • พลาสมามักเรียกว่า "สถานะที่สี่ของสสาร" (เกินของแข็งของเหลวของเหลวก๊าซ) ประกอบด้วยไอออนอิเล็กตรอนอิสระอะตอม/โมเลกุลที่เป็นกลางและสายพันธุ์ที่ตื่นเต้นต่าง ๆ

   • ในพลาสมาความร้อน/ร้อน(เช่นเดียวกับการเชื่อมหรือฟ้าผ่า) อนุภาคทั้งหมด (อิเล็กตรอน, ไอออน, เป็นกลาง) อยู่ใกล้กับดุลยภาพทางความร้อนที่อุณหภูมิสูงมาก (นับพัน° C)

   • พลาสมาเย็นบรรลุสถานะที่ไม่สมดุล อิเล็กตรอนมีพลังงานสูง (10,000-100,000+ ° C เทียบเท่า) แต่ไอออนที่หนักกว่าและโมเลกุลก๊าซที่เป็นกลางยังคงอยู่ใกล้กับอุณหภูมิห้อง (โดยทั่วไปคือ 25-60 ° C) นี่คือกุญแจสำคัญ

2. มันถูกสร้างขึ้นอย่างไร:

   • สร้างขึ้นโดยการใช้สนามไฟฟ้าที่แข็งแกร่ง (AC, DC, พัลซิ่ง, ไมโครเวฟ, RF) กับก๊าซ (โดยทั่วไปอากาศออกซิเจนไนโตรเจนอาร์กอนฮีเลียมหรือผสม) ที่ความดันบรรยากาศหรือความดันต่ำ

   • วิธีการรุ่นทั่วไป:

     • การปลดปล่อยสิ่งกีดขวางอิเล็กทริก (DBD):อิเล็กโทรดคั่นด้วยสิ่งกีดขวางอิเล็กทริกและช่องว่างของก๊าซ สร้างพลาสม่าของเส้นใยหรือกระจาย

     • เจ็ทพลาสมาแรงดันในบรรยากาศ (APPJ):ก๊าซไหลผ่านขั้วไฟฟ้าสร้างพลาสม่าพลาสม่าที่มุ่งไปที่เป้าหมาย

     • Corona Discharge:อิเล็กโทรดแรงดันสูงที่มีจุดที่คมชัดจะสร้างพลาสมาใกล้กับปลาย

     • พลาสม่า RF ที่มีความจุหรือเหนี่ยวนำ

3. องค์ประกอบหลักและตัวแทนที่ใช้งานอยู่:

   • อิเล็กตรอนที่มีพลัง:ปฏิกิริยาขับเคลื่อน

   • สายพันธุ์ออกซิเจนปฏิกิริยา (ROS):โอโซน (O₃), ออกซิเจนอะตอม (O), ออกซิเจนเสื้อกล้าม (¹o₂), superoxide (O₂⁻), ไฮดรอกซิลอนุมูลอิสระ (· OH)

   • ปฏิกิริยาไนโตรเจนปฏิกิริยา (RNS):ไนตริกออกไซด์ (NO), ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO₂), peroxynitrite (onoo⁻)

   • โฟตอน UV:ปล่อยออกมาในระหว่างการผ่อนคลายสายพันธุ์ที่ตื่นเต้น

   • อนุภาคที่มีประจุ (ไอออนและอิเล็กตรอน):สามารถโต้ตอบกับพื้นผิว

   • สนามไฟฟ้า

4. ทำไมมันถึงมีพลังและไม่เหมือนใคร:

   • อุณหภูมิต่ำ:สามารถรักษาวัสดุที่ไวต่อความร้อน (พลาสติกเนื้อเยื่อชีวภาพอาหาร) โดยไม่มีความเสียหายจากความร้อน

   • เคมีปฏิกิริยา:ค็อกเทลของ ROS, RNS, UV และไอออนสามารถทำได้อย่างมีประสิทธิภาพ:

     • ฆ่าจุลินทรีย์ (แบคทีเรียไวรัสเชื้อราสปอร์)

     • ปรับเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิว (เพิ่มความสามารถในการเปียกน้ำการยึดเกาะการพิมพ์)

     • เสื่อมสภาพมลพิษและสารพิษ

     • ส่งเสริมปฏิกิริยาเคมีที่เฉพาะเจาะจง

     • กระตุ้นกระบวนการทางชีวภาพ (เช่นการรักษาบาดแผลการงอกของเมล็ด)

   • กระบวนการแห้ง:มักจะไม่ต้องการของเหลวหรือสารเคมีที่รุนแรง

   • เร็วและมีประสิทธิภาพ:ปฏิกิริยามักเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว

   • เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม:โดยทั่วไปผลิตของเสียน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับวิธีการทางเคมี โอโซน/RN ที่สร้างขึ้นจะสลายตัวตามธรรมชาติ

5. แอปพลิเคชั่นหลัก:

   • การทำหมันและการปนเปื้อน:เครื่องมือทางการแพทย์, วัสดุบรรจุภัณฑ์, พื้นผิวโรงพยาบาล, พื้นผิวอาหาร (ผลไม้, ผัก, เนื้อสัตว์), การบำบัดน้ำ, การฟอกอากาศ

   • ยา (ยาพลาสมา):การรักษาบาดแผลและการฆ่าเชื้อ (แผลเรื้อรัง, การเผาไหม้), การวิจัยการรักษาโรคมะเร็ง, ทันตกรรม, การรักษาผิว, การแข็งตัวของเลือด

   • การประมวลผลวัสดุและการดัดแปลงพื้นผิว:การปรับปรุงการยึดเกาะสำหรับสี/การเคลือบ/กาวเพิ่มความสามารถในการย้อมสิ่งทอพื้นผิวทำความสะอาดสร้างการเคลือบที่ใช้งานได้

   • อุตสาหกรรมอาหาร:ยืดอายุการเก็บรักษาโดยการฆ่าเชื้อโรคและสิ่งมีชีวิตที่เน่าเสียในการผลิตเนื้อสัตว์และบรรจุภัณฑ์ การเพิ่มประสิทธิภาพการงอกของเมล็ด; mycotoxin degradation

   • เกษตรกรรม:การรักษาเมล็ดพันธุ์เพื่อปรับปรุงการเจริญเติบโต/ความต้านทานการควบคุมโรคพืช

   • การแก้ไขสิ่งแวดล้อม:การทำลายสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ในอากาศทำให้มลพิษอินทรีย์ลดลงในน้ำ

   • อิเล็กทรอนิกส์:การแกะสลัก, การสะสม, การทำความสะอาดเวเฟอร์และส่วนประกอบ

   • พลังงาน:การปฏิรูปเชื้อเพลิงการเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้

ในสาระสำคัญ:เทคโนโลยีพลาสมาเย็นควบคุมปฏิกิริยาที่มีศักยภาพของก๊าซไอออนบางส่วนที่อุณหภูมิใกล้ห้อง มันมีทางเลือกที่หลากหลายมีประสิทธิภาพและมักจะเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมสำหรับกระบวนการทางความร้อน, เคมีหรือการแผ่รังสีแบบดั้งเดิมในสาขาที่หลากหลายโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความไวต่อความร้อนหรือสารเคมีตกค้างเป็นเรื่องสำคัญ เป็นพื้นที่การวิจัยและการประยุกต์ใช้อุตสาหกรรมที่ก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว