如果聚合物專門用于形成和沉積在等離子體周圍的表面上,則可以有針對性地對它們進行涂層。由于這種所謂的等離子體增強化學氣相沉積(簡稱 PECVD),例如,可以在 PET 瓶內部應用超薄的氣密涂層,確保內容物的使用壽命更長,或保護有機發光二極管 (OLED) 免受潮氣,使電視屏幕長時間工作。波鴻魯爾大學 (RUB) 的通用電氣工程和等離子體技術以及實驗物理 II 團隊完善了這項技術。
![]() 用于 PET 瓶的超薄氣密涂層,使牛奶和藥物的保質期變得更長
使牛奶和藥物的保質期更長
沉積是唯一可能的,因為等離子體是冷的,因此不會損壞 PET 瓶或其他要進行涂層的表面。只有等離子體中的快速電子是熱的,它們不會損壞表面。塑料的玻璃狀涂層只有 20 至 30 納米薄,可確保通過瓶子逸出的氣體減少 10 至 100 倍。這將汽水的保質期從前四個星期延長到一年左右。該方法也適用于牛奶和其他食品、藥品甚至微電子元件的包裝。“這種類型的涂層也是環保的,因為在回收過程中可以忽略微量的材料,來自 RUB 實驗物理 II 系的 Marc Böke 博士解釋說。
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氧氣提示天平
挑戰在于控制層的形成。這些層不僅應該是超薄的,而且還應該是絕對致密、無間隙和均勻的,Marc Böke 解釋說。用于此的調節螺釘是多方面的。一方面,這取決于氣體混合物。原子氧是一個特別重要的參與者。操作等離子體的壓力也很重要。同樣,反應器的幾何形狀和能源的選擇會影響等離子體中發生的事情以及它如何影響周圍的表面。例如,合適的等離子體可以通過微波點燃,也可以通過電感或電容耦合射頻點燃。一般來說,不同尺寸的等離子反應器是可能的,最高可達覆蓋高層建筑整個窗玻璃所需的巨大尺寸。
必須開發測量技術
研究人員已經逐漸能夠理解和完善可能過程的許多方面。例如,PET 瓶在涂層前進行清潔和活化,也可通過等離子進行。但在這里,瓶子的表面也會發生變化,這反過來又會影響后續的涂層。在清潔過程中對粒子流的測量揭示了在這個過程中發生了什么。如果在清潔過程中將所有這些方面都考慮在內并以最佳方式運行,這將對后續涂層的成功產生相當大的影響,我們能夠增加不滲透性,最初是 100 倍(取決于基板材料),通過正確設置先前的清潔,將其提高到 500 倍,Peter Awakowicz 說。
目前正在開發的最新應用程序出于必要而產生了一種優點:如果人們真的希望層盡可能致密且無缺陷,則涂層中的微小孔等缺陷幾乎無法避免。它們允許研究團隊使用等離子 涂層來開發具有以前未知特性的非膨脹過濾膜。它們可以淡化水或將氣體彼此分離,例如從 CO 2中分離出氧氣。 |