Als polymeren speciaal zijn gemaakt om zich te vormen en af ​​te zetten op de oppervlakken die het plasma omringen, ze kunnen gericht worden gecoat. Dankzij deze zogenaamde plasmaversterkte chemische dampafzetting, of kortweg PECVD, het is mogelijk, bijvoorbeeld, ultradun aanbrengen, gasdichte coatings aan de binnenkant van PET-flessen, ervoor te zorgen dat de inhoud langer meegaat, of om organische light-emitting diodes (OLED's) te beschermen tegen vocht, zodat de tv-schermen lang werken. De teams van Algemene Elektrotechniek en Plasmatechnologie en Experimentele Fysica II van de Ruhr-Universität Bochum (RUB) hebben deze techniek geperfectioneerd. Ze rapporteren in Rubin, het wetenschapsmagazine van de RUB.

Melk en medicijnen langer laten meegaan

De afzetting is alleen mogelijk omdat de plasma's koud zijn en dus de PET-fles of andere te bekleden oppervlakken niet met warmte beschadigen. Alleen de snelle elektronen in het plasma zijn heet, en ze beschadigen de oppervlakken niet. De glasachtige coating van het plastic, die slechts 20 tot 30 nanometer dun is, zorgt ervoor dat er 10 tot 100 keer minder gas door de fles ontsnapt. Dit verlengt de houdbaarheid van een frisdrank van de voorgaande vier weken tot ongeveer een jaar. De methode is ook interessant voor het verpakken van melk en andere voedingsmiddelen, evenals medicijnen en zelfs micro-elektronische componenten. "Dit type coating is ook nog eens milieuvriendelijk, omdat de kleine hoeveelheid materiaal eenvoudig kan worden verwaarloosd tijdens recycling, " legt Dr. Marc Böke van de afdeling Experimentele Fysica II van de RUB uit.

Zuurstof tipt de weegschaal

De uitdaging ligt in het beheersen van de vorming van de lagen. "De lagen moeten niet alleen ultradun zijn, maar ook absoluut dicht, spleetvrij en uniform, " legt Marc Böke uit. De stelschroeven hiervoor zijn legio. het hangt af van het gasmengsel. Atomic Oxygen is een bijzonder belangrijke speler. De druk waarbij het plasma wordt bedreven is ook significant. evenzo, de geometrie van de reactor en de keuze van de energiebron beïnvloeden wat er in het plasma gebeurt en hoe dit de omringende oppervlakken beïnvloedt. Bijvoorbeeld, een geschikt plasma kan worden ontstoken door microgolven, maar ook door inductief of capacitief gekoppelde radiofrequentie. "In het algemeen, verschillende maten plasmareactoren zijn mogelijk, tot de enorme afmetingen die nodig zijn om hele ruiten voor hoogbouw te coaten, " zegt professor Peter Awakowicz, houder van de leerstoel Elektrotechniek en Plasmatechnologie.

Er moesten meettechnieken worden ontwikkeld

Geleidelijk aan hebben de onderzoekers veel aspecten van de mogelijke processen kunnen doorgronden en perfectioneren. Bijvoorbeeld, PET-flessen worden gereinigd en geactiveerd voordat ze worden gecoat, ook door middel van plasma. Maar hier, te, het oppervlak van de fles verandert, die op zijn beurt de volgende coating beïnvloedt. Metingen van de deeltjesstromen tijdens het reinigen brachten aan het licht wat er in het proces gebeurt. Als bij de reiniging met al deze aspecten rekening wordt gehouden en het proces optimaal verloopt, dit heeft grote invloed op het succes van de volgende coating:"We hebben de waterdichtheid kunnen vergroten, die aanvankelijk een factor 100 was (afhankelijk van het substraatmateriaal), tot een factor 500 door de juiste instelling van de vorige reiniging, ', zegt Peter Awakowicz.

De nieuwste toepassing, waaraan momenteel wordt gewerkt, maakt van de nood een deugd:als men werkelijk lagen wenst die zo dicht en foutloos mogelijk zijn, gebreken zoals kleine poriën in de coating zijn bijna niet te vermijden. Ze stellen de onderzoeksteams in staat om plasmacoating te gebruiken om niet-zwellende filtermembranen te ontwikkelen die voorheen onbekende eigenschappen vertonen. Ze kunnen water ontzilten of gassen van elkaar scheiden, zoals zuurstof uit CO ₂ .