ما هي تقنية البلازما الباردة؟

تقنية البلازما الباردة(المعروف أيضا باسمالبلازما غير الحراريةأوالبلازما منخفضة الحرارة) هي حالة من المادة حيث يتأين الغاز جزئيًا ، مما يولد مزيجًا فريدًا من الأنواع التفاعليةبدونتسخين بشكل كبير الغاز السائبة. هذا انهيار:

1. المفهوم الأساسي:

   • غالبًا ما يطلق على البلازما "الحالة الرابعة للمادة" (وراء الصلبة والسائلة والغاز). وهو يتألف من أيونات الإلكترونات الحرة والذرات/الجزيئات المحايدة والأنواع المختلفة.

   • فيالبلازما الحرارية/الساخنة(كما هو الحال في أقواس اللحام أو البرق) ، تكون جميع الجسيمات (الإلكترونات ، أيونات ، محايدة) في التوازن الحراري في درجات حرارة عالية جدًا (الآلاف من درجة مئوية).

   • البلازما الباردةيحقق حالة غير متوازنة. يتم تنشيط الإلكترونات للغاية (ما يعادل 10000-100000+ درجة مئوية) ، لكن أيونات الأثقل وجزيئات الغاز المحايدة تظل قريبة من درجة حرارة الغرفة (عادة 25-60 درجة مئوية). هذا هو المفتاح.

2. كيف يتم إنشاؤها:

   • تم إنشاؤه عن طريق تطبيق حقل كهربائي قوي (AC ، DC ، النبض ، الميكروويف ، RF) على الغاز (عادةً الهواء ، الأكسجين ، النيتروجين ، الأرجون ، الهيليوم ، أو الخلائط) عند الضغط الجوي أو الضغط المنخفض.

   • طرق الجيل المشترك:

     • تصريف العازلة العازلة (DBD):الأقطاب الكهربائية مفصولة بحاجز عازل وفجوة غاز. يخلق البلازما خيطية أو منتشر.

     • طائرة البلازما في الغلاف الجوي (APPJ):يتدفق الغاز عبر الأقطاب الكهربائية ، مما يولد عمودًا من البلازما الموجهة إلى هدف.

     • تفريغ كورونا:قطب الجهد العالي مع نقطة حادة يخلق البلازما بالقرب من الحافة.

     • البلازما RF مقرونة بشكل سعة أو حثية.

3. المكونات الرئيسية والوكلاء النشطة:

   • الإلكترونات النشطة:ردود الفعل محرك.

   • أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS):الأوزون (O₃) ، الأكسجين الذري (O) ، الأكسجين القميص (¹o₂) ، الفائق أكسيد (O₂⁻) ، جذور الهيدروكسيل (· OH).

   • أنواع النيتروجين التفاعلية (RNS):أكسيد النيتريك (NO) ، ثاني أكسيد النيتروجين (NO₂) ، بيروكسينيتريت (ONOO⁻).

   • فوتونات الأشعة فوق البنفسجية:المنبعثة أثناء الاسترخاء من الأنواع متحمسة.

   • الجسيمات المشحونة (الأيونات والإلكترونات):يمكن أن تتفاعل مع الأسطح.

   • الحقول الكهربائية.

4. لماذا هو قوي وفريد:

   • درجة حرارة منخفضة:يمكن علاج المواد الحساسة للحرارة (البلاستيك ، الأنسجة البيولوجية ، الغذاء) دون تلف حراري.

   • الكيمياء التفاعلية:يمكن للكوكتيل من ROS ، RNS ، الأشعة فوق البنفسجية ، والأيونات بكفاءة:

     • قتل الكائنات الحية الدقيقة (البكتيريا ، الفيروسات ، الفطريات ، الجراثيم).

     • تعديل خصائص السطح (تعزيز قابلية التبلل ، التصاق ، قابلية للطباعة).

     • تدهور الملوثات والسموم.

     • تعزيز التفاعلات الكيميائية المحددة.

     • تحفيز العمليات البيولوجية (على سبيل المثال ، التئام الجروح ، إنبات البذور).

   • العملية الجافة:غالبًا ما لا يتطلب أي سوائل أو مواد كيميائية قاسية.

   • سريع وفعال:تحدث ردود الفعل عادة بسرعة.

   • صديقة للبيئة:ينتج عمومًا الحد الأدنى من النفايات مقارنة بالطرق الكيميائية ؛ توليد الأوزون/RNS تتحلل بشكل طبيعي.

5. التطبيقات الرئيسية:

   • التعقيم وإزالة التلوث:الأدوات الطبية ومواد التعبئة والتغليف وأسطح المستشفيات وأسطح الطعام (الفواكه والخضروات واللحوم) ومعالجة الماء وتنقية الهواء.

   • الطب (طب البلازما):التئام الجروح والتطهير (الجروح المزمنة ، الحروق) ، أبحاث علاج السرطان ، طب الأسنان ، علاج الجلد ، تخثر الدم.

   • معالجة المواد وتعديل السطح:تحسين الالتصاق للدهانات/الطلاء/الغلاف ، وتعزيز قابلية النسيج ، وأسطح التنظيف ، وخلق الطلاءات الوظيفية.

   • صناعة الأغذية:تمديد عمر الرف من خلال قتل مسببات الأمراض والكائنات الحية على الإنتاج واللحوم والتعبئة. تعزيز إنبات البذور. تدهور السموم الفطرية.

   • زراعة:علاج البذور لتحسين النمو/المقاومة ، والتحكم في أمراض النبات.

   • العلاج البيئي:كسر المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) في الهواء ، مهين الملوثات العضوية في الماء.

   • الإلكترونيات:الحفر ، والترسب ، تنظيف رقائق ومكونات.

   • طاقة:إصلاح الوقود ، تعزيز الاحتراق.

في جوهر:تقنية البلازما الباردة تسخر التفاعل القوي للغاز المتأين جزئيًا في درجة حرارة قريبة من الغرفة. إنه يوفر بديلاً متعدد الاستخدامات وفعال وغالبًا ما يكون للبيئة للعمليات الحرارية أو الكيميائية أو الإشعاعية التقليدية عبر مجالات متنوعة ، خاصةً عندما تكون حساسية الحرارة أو المخلفات الكيميائية مخاوفًا كبيرة. إنه مجال سريع التقدم في البحث والتطبيق الصناعي.