Language
Country/Area
No result found
Sức mạnh đáng kinh ngạc của oxy plasma: Tại sao nó lại có hiệu quả trong việc phân hủy chất hữu cơ?
Công nghệ plasma oxy đang nhanh chóng trở thành một công cụ quan trọng để làm sạch và loại bỏ chất hữu cơ khỏi bề mặt. Công nghệ này không chỉ hiệu quả mà còn thân thiện với môi trường. Ngày càng có nhiều ngành công nghiệp bắt đầu áp dụng nó để cải thiện độ sạch của sản phẩm và việc sử dụng chúng sau này.
Việc sử dụng oxy plasma giúp việc loại bỏ chất hữu cơ vừa tiết kiệm vừa hiệu quả.
Làm sạch bằng plasma là công nghệ loại bỏ các chất gây ô nhiễm thông qua plasma động năng cao hoặc phóng điện rào cản điện môi (DBD). Quá trình này thường sử dụng các loại khí như argon, oxy hoặc hỗn hợp của chúng. Nguyên lý cơ bản của công nghệ làm sạch này là ion hóa các khí áp suất thấp (thường nhỏ hơn một phần nghìn atm) thông qua điện áp tần số cao (thường ở dải kHz đến MHz), mặc dù ngày nay các plasma áp suất toàn khí quyển cũng ngày càng được sử dụng nhiều hơn. .
Ở trạng thái plasma, các nguyên tử khí thu được trạng thái năng lượng cao hơn và bị ion hóa. Khi các nguyên tử và phân tử này trở lại trạng thái bình thường, chúng giải phóng các photon, thứ mà chúng ta gọi là “ánh sáng” của plasma. Các loại khí khác nhau có thể tạo ra các màu sắc khác nhau, ví dụ, plasma oxy tạo ra ánh sáng xanh lam. Ngoài ra, các loài hoạt động trong plasma bao gồm các nguyên tử, phân tử, ion, gốc tự do, v.v. và những loài này sẽ tương tác với bất kỳ bề mặt nào trong plasma.
Kỹ thuật này rất hiệu quả và tiết kiệm cho việc làm sạch quan trọng nếu khí được sử dụng là oxy.
Plasma oxy có thể phá vỡ các liên kết hóa học của chất hữu cơ một cách hiệu quả (như C–H, C–C, C=C, C–O và C–N), từ đó phân hủy các chất ô nhiễm có trọng lượng phân tử cao. Các loại oxy phản ứng (như O2+, O2−, O3, O, O+, O−, v.v.) trong plasma oxy phản ứng với các chất ô nhiễm hữu cơ để tạo ra nước (H2O), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) và các chất ô nhiễm thấp. hydrocacbon có trọng lượng phân tử. Các sản phẩm phụ này được thải ra một cách hiệu quả trong quá trình xử lý, đảm bảo bề mặt được xử lý đạt được kết quả siêu sạch.
Trong một số trường hợp, khí trơ (như argon hoặc helium) được sử dụng nếu bộ phận được xử lý bao gồm các vật liệu dễ bị oxy hóa (chẳng hạn như bạc hoặc đồng). Những loại oxy phản ứng này hoạt động giống như những máy phun cát nhỏ, phá vỡ các chất ô nhiễm hữu cơ và bay hơi trong quá trình này. Hầu hết các sản phẩm phụ thoát ra là một lượng nhỏ khí như carbon dioxide và hơi nước, cũng như một lượng nhỏ carbon monoxide và các loại khác. Hydrocacbon.
Sự thành công của kỹ thuật này thường được đánh giá ở góc độ tiếp xúc. Khi có chất ô nhiễm hữu cơ, góc tiếp xúc của giọt nước với vật liệu cao và khi chất gây ô nhiễm được loại bỏ, góc tiếp xúc giảm xuống giá trị đặc trưng khi tiếp xúc với chất nền nguyên chất. Các công nghệ được sử dụng để phân tích độ sạch bề mặt còn bao gồm XPS (quang phổ quang điện tử tia X) và AFM (kính hiển vi lực nguyên tử), giúp đảm bảo làm sạch và khử trùng thành công.
Làm sạch bằng plasma đang nhanh chóng trở thành một công cụ quan trọng trong lĩnh vực khoa học đời sống, khoa học vật liệu và năng lượng.
Làm sạch bằng plasma cũng đóng một vai trò quan trọng trong y sinh và khoa học vật liệu. Trong khoa học đời sống, khả năng tồn tại, chức năng và sự tăng sinh của tế bào bị ảnh hưởng bởi môi trường vi mô của nó. Plasma thường được sử dụng như một phương tiện không chứa hóa chất để đưa các nhóm chức có liên quan đến sinh học (như carbonyl, carboxyl, hydroxyl, amin, v.v.) lên bề mặt vật liệu. Điều này không chỉ cải thiện khả năng tương thích sinh học hoặc hoạt tính sinh học của vật liệu mà còn loại bỏ hiệu quả các protein và vi sinh vật gây ô nhiễm. Vì vậy, làm sạch bằng plasma đã trở thành một công cụ không thể thiếu trong các lĩnh vực như nuôi cấy tế bào, kỹ thuật mô và cấy ghép.
Trong khoa học vật liệu, độ thấm ướt và biến đổi bề mặt là những phương pháp quan trọng để cải thiện hiệu suất vật liệu mà không ảnh hưởng đến tính chất thể tích của vật liệu. Làm sạch bằng plasma được sử dụng để thay đổi tính chất hóa học bề mặt của vật liệu, tạo ra các nhóm chức năng phân cực và tăng cường độ bám dính với lớp phủ, chất kết dính, mực và nhựa epoxy gốc nước. Ngoài ra, làm sạch bằng plasma cũng có thể được áp dụng cho các thiết bị vi lỏng, loại thiết bị duy nhất ở quy mô nhỏ của môi trường và có thể sử dụng hiệu quả công nghệ dòng chất lỏng có kích thước vi mô hoặc nano.
Đối với pin mặt trời và công nghệ quang điện, việc ứng dụng công nghệ plasma có thể cải thiện đáng kể hiệu suất chuyển đổi.
Plasma cũng ngày càng được sử dụng để cải thiện hiệu suất của pin mặt trời và các thiết bị quang điện. Ví dụ, giảm oxit molypden (MoO3) có thể làm tăng mật độ dòng điện ngắn mạch và việc biến đổi các tấm nano titan dioxide (TiO2) có thể cải thiện hiệu quả sản xuất hydro. Sự kết hợp hoàn hảo giữa plasma hoạt tính để làm sạch và cải thiện bề mặt cho thấy tiềm năng vô tận trong nhiều ứng dụng tiên tiến hỗ trợ một tương lai tốt đẹp hơn.
Các dữ liệu và trường hợp trên cho thấy plasma oxy đã chứng tỏ được hiệu quả và tiềm năng vượt trội trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, tiềm năng phát triển trong tương lai của công nghệ này sẽ ảnh hưởng như thế nào đến phương thức sản xuất và lối sống của chúng ta?
