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O incrível poder do plasma de oxigênio: por que ele é tão eficaz na decomposição da matéria orgânica?
A tecnologia de plasma de oxigênio está se tornando rapidamente uma ferramenta importante para limpeza e remoção de matéria orgânica de superfícies. Esta tecnologia não é apenas eficiente, mas também amiga do ambiente. Cada vez mais indústrias começam a adotá-la para melhorar a limpeza dos produtos e a sua posterior utilização.
O uso de plasma de oxigênio torna a remoção de matéria orgânica econômica e eficaz.
A limpeza por plasma é uma tecnologia que remove contaminantes através de plasma de alta energia cinética ou descarga de barreira dielétrica (DBD). Este processo geralmente utiliza gases como argônio, oxigênio ou suas misturas. O princípio básico desta tecnologia de limpeza é ionizar gases de baixa pressão (geralmente menos de um milésimo de atmosfera) através de tensões de alta frequência (geralmente na faixa de kHz a MHz), embora hoje plasmas de pressão atmosférica total também sejam cada vez mais usados .
No estado de plasma, os átomos do gás adquirem um estado de energia mais elevado e são ionizados. Quando esses átomos e moléculas voltam ao seu estado normal, eles liberam fótons, que é o que conhecemos como “brilho” do plasma. Diferentes gases podem produzir cores diferentes, por exemplo, o plasma de oxigênio produz um brilho azulado. Além disso, as espécies ativas no plasma incluem átomos, moléculas, íons, radicais livres, etc., e essas espécies irão interagir com qualquer superfície do plasma.
Esta técnica é muito eficaz e econômica para limpezas críticas se o gás utilizado for oxigênio.
O plasma de oxigênio pode efetivamente quebrar as ligações químicas da matéria orgânica (como C – H, C – C, C = C, C – O e C – N), decompondo assim poluentes de alto peso molecular. Espécies reativas de oxigênio (como O2+, O2−, O3, O, O+, O−, etc.) no plasma de oxigênio reagem com poluentes orgânicos para gerar água (H2O), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) e baixo hidrocarboneto de peso molecular. Esses subprodutos são efetivamente eliminados durante o processo de tratamento, garantindo que a superfície tratada obtenha resultados ultralimpos.
Em alguns casos, um gás inerte (como argônio ou hélio) é utilizado se a peça a ser processada for composta por materiais suscetíveis à oxidação (como prata ou cobre). Essas espécies reativas de oxigênio agem como pequenos jatos de areia, decompondo contaminantes orgânicos e evaporando no processo. A maioria dos subprodutos que escapam são pequenas quantidades de gases, como dióxido de carbono e vapor de água, bem como quantidades menores de monóxido de carbono e outros. . Hidrocarbonetos.
O sucesso desta técnica é frequentemente avaliado em termos de ângulo de contato. Quando estão presentes contaminantes orgânicos, o ângulo de contato da gota de água com o material é alto, e quando o contaminante é removido, o ângulo de contato é reduzido a um valor característico do contato com um substrato puro. As tecnologias usadas para analisar a limpeza de superfícies também incluem XPS (espectroscopia de fotoelétrons de raios X) e AFM (microscopia de força atômica), que ajudam a garantir uma limpeza e esterilização bem-sucedidas.
A limpeza por plasma está se tornando rapidamente uma ferramenta importante nas ciências da vida, ciência dos materiais e campos de energia.
A limpeza por plasma também desempenha um papel vital na biomedicina e na ciência dos materiais. Nas ciências da vida, a viabilidade, função e proliferação de uma célula são afetadas pelo seu microambiente. O plasma é frequentemente usado como um meio livre de produtos químicos para introduzir grupos funcionais biologicamente relevantes (como carbonila, carboxila, hidroxila, amina, etc.) na superfície dos materiais. Isto não só melhora a biocompatibilidade ou bioatividade do material, mas também remove eficazmente proteínas e microorganismos contaminantes. Portanto, a limpeza do plasma tornou-se uma ferramenta indispensável em áreas como cultura celular, engenharia de tecidos e implantes.
Na ciência dos materiais, a molhabilidade e modificação da superfície são métodos importantes para melhorar o desempenho do material sem afetar as propriedades volumétricas do material. A limpeza por plasma é usada para alterar a química da superfície dos materiais, introduzir grupos funcionais polares e aumentar a adesão a revestimentos à base de água, adesivos, tintas e resinas epóxi. Além disso, a limpeza de plasma também pode ser aplicada a dispositivos microfluídicos, que são únicos na pequena escala do ambiente e podem utilizar efetivamente a tecnologia de fluxo de fluidos em micro ou nanoescala.
Para células solares e tecnologia fotovoltaica, a aplicação da tecnologia de plasma pode melhorar significativamente a eficiência de conversão.
O plasma também é cada vez mais utilizado para melhorar o desempenho de células solares e dispositivos fotovoltaicos. Por exemplo, a redução do óxido de molibdênio (MoO3) pode aumentar a densidade da corrente de curto-circuito, e a modificação das nanofolhas de dióxido de titânio (TiO2) pode melhorar a eficiência da geração de hidrogênio. A combinação perfeita de plasma ativo para limpar e melhorar superfícies apresenta um potencial infinito em uma variedade de aplicações avançadas que apoiam um futuro melhor.
Os dados e casos acima mostram que o plasma de oxigênio demonstrou seu excelente desempenho e potencial em muitos campos. No entanto, como é que o futuro potencial de desenvolvimento desta tecnologia afetará os nossos métodos de produção e estilos de vida?
