¿Qué es un Dispositivo de Plasma a Presión Atmosférica?
Un dispositivo de plasma a presión atmosférica es un sistema que emplea descargas de plasma para la eliminación de sustancias orgánicas y óxidos en diversos contextos.
Este tipo de dispositivo se caracteriza por funcionar exclusivamente con gas reactivo para generar el plasma, y no requiere de un depósito de descompresión. Su capacidad para eliminar películas orgánicas en materiales poliméricos y óxidos en superficies metálicas lo convierte en una herramienta ampliamente utilizada, no solo en aplicaciones industriales sino también en la investigación académica. Además, se han desarrollado versiones compactas de estos dispositivos que encuentran aplicaciones en diversos campos.
Entre sus usos más comunes se encuentran la esterilización de instrumentos médicos, la higienización en plantas de procesamiento de alimentos y el tratamiento de superficies en la fabricación de semiconductores. Además, se aplican en soluciones ambientales, contribuyendo al desarrollo de tecnologías para la purificación de gases de escape y aguas residuales.
Usos de los Dispositivos de Plasma a Presión Atmosférica
Dispositivos de plasma a presión atmosférica pueden modificar la superficie de resinas, películas y materiales poliméricos. La modificación de la superficie puede realizarse a gran velocidad y sin dañar la superficie.
Se utilizan ampliamente en la fabricación de semiconductores, componentes electrónicos, plásticos y productos de vidrio. En concreto, la limpieza de superficies mediante reacciones con plasma y los cambios en la composición de las superficies poliméricas pueden mejorar la hidrofilicidad.
Además, se puede aumentar la fuerza adhesiva de materiales como el polietileno y el polipropileno con adhesivos (a base de uretano o epoxi). Por esta razón, el Dispositivo de plasma a presión atmosférica también se utiliza para productos en los que se requiere fuerza adhesiva, como piezas de automóviles y equipos médicos.
Principio del Dispositivo de Plasma a Presión Atmosférica
Los Dispositivos de plasma a presión atmosférica utilizan una fuente de alimentación de impulsos de alta frecuencia para generar una descarga de plasma, y las especies activas como electrones e iones presentes en el plasma se utilizan para la modificación y limpieza de superficies.
El plasma es el cuarto estado de la materia y es un estado de alta energía. En el plasma, los electrones y los iones restantes se mezclan como resultado de fenómenos de ionización en los que los electrones son expulsados de los átomos, pero la distribución global de la carga se mantiene neutra.
En los Dispositivos de plasma a presión atmosférica, las especies activas presentes en el plasma provocan reacciones químicas en las superficies, lo que permite modificarlas y limpiarlas. Por ejemplo, cuando se genera plasma de oxígeno, éste se combina con los átomos de carbono que componen la resina y los desorbe de la superficie en forma de CO2. Esta reacción química puede utilizarse para limpiar y modificar la superficie de resinas, películas y materiales poliméricos.
Los Dispositivos de plasma a presión atmosférica también se utilizan en la fabricación de semiconductores, componentes electrónicos, plásticos y productos de vidrio. Se espera que la limpieza de la superficie y los cambios en la composición de las superficies de polímeros mediante reacciones con el plasma mejoren la hidrofilia y aumenten la fuerza adhesiva. Los Dispositivos de plasma a presión atmosférica son plasmas de baja temperatura que pueden generar plasma a temperaturas relativamente bajas en comparación con los plasmas térmicos, que se encuentran en un estado de alta temperatura, y pueden generarse utilizando una fuente de alimentación de impulsos de alta frecuencia.
Tipos de Dispositivos de Plasma a Presión Atmosférica
Existen tres tipos principales de equipos de plasma a presión atmosférica: Equipos de plasma a presión corona, equipos de plasma a microondas y equipos de plasma Doba.
1. Equipos de Plasma de Descarga Corona
Los equipos de plasma de descarga de corona se basan en plasma generado mediante una fuente de alimentación de alta frecuencia. Aplicando una tensión de alta frecuencia entre los electrodos, se descarga el plasma y se lleva a cabo la modificación o limpieza de la superficie por reacción química con el gas de reacción. Generalmente, se caracteriza por las bajas temperaturas y es eficaz para materiales poliméricos como resinas y películas.
2. Sistemas de Plasma por Microondas
Los sistemas de plasma por microondas utilizan microondas para generar plasma. Al verter un gas de reacción y aplicar un campo eléctrico de alta frecuencia, las microondas son absorbidas por el gas de reacción y se genera plasma. Se puede generar plasma a alta temperatura y se utiliza para la modificación de superficies de alta resolución y la formación de películas finas sobre metales y cerámicas.
3. Sistemas de Plasma Dova
Los dispositivos de plasma Doba consisten en una disposición horizontal de agujas y placas que actúan como electrodos. La placa tiene pequeños orificios a través de los cuales fluye el gas de reacción. Aplicando un alto voltaje entre la aguja y la placa, se genera una descarga de corona en la punta de la aguja y se produce plasma. Puede generarse plasma a baja temperatura y aplicarse al tratamiento de células y tejidos vivos.