Plasma Processes
Ein Plasma ist ein ionisiertes Gas; es enthält also neben neutralen Atomen und Molekülen auch geladene Spezies wie Ionen und Elektronen. In nicht-thermische Plasmen, wie wir sie an unserem Institut anwenden, bleibt die Gastemperatur relativ niedrig, während die Elektronen hohe Temperaturen aufweisen und so in der Lage sind verschiedene Reaktionen (wie z.B. die Dissoziation von Molekülen oder die Anregung von Atomen) zu induzieren. Die vorkommenden Gasspezies sowie die emittierte Strahlung können die Oberfläche eines Substrats, welches dem Plasma ausgesetzt wird, verändern. Die Art der Oberflächenbehandlung hängt dabei massgeblich von verschiedenen Prozess- und Plasma-Parametern, wie z.B. der Gaszusammensetzung oder dem Druck während des Prozesses ab.
In diesem Bereich fokussieren wir uns auf die Oberflächenmodifikation von feinen Pulvern und Schüttgütern. Mit Hilfe eines Plasmaprozesses ist es beispielsweise möglich polare Gruppen auf die Pulveroberfläche aufzubringen und so deren Benetzbarkeit zu erhöhen. Die Beigabe eines metallorganischen Precursors ermöglicht die Produktion von Nanopartikeln und deren simultane Abscheidung auf der Pulveroberfläche. Die abgelagerten Nanopartikel wirken als Abstandshalter zwischen den einzelnen Substratpartikeln und können so die Fliessfähigkeit des Pulvers erhöhen. Gleichermassen können kohärente Filme abgeschieden werden, die den gesamten Partikel umschliessen und so Diffusions- oder Lösungsprozesse beeinflussen. Ebenfalls werden Plasmen zur Inaktivierung von Mikroorganismen verwendet, wobei sich unsere Gruppe auf die Reduktion von Sporen und Bakterien auf Lebensmitteln konzentriert.
Wir entwickeln und erforschen Plasmareaktoren im Niederdruck- und Atmosphärendruck Bereich für die Oberflächenbehandlung von Schüttgütern. Um eine homogene Pulverbehandlung zu ermöglichen, richten wir ein besonderes Augenmerk auf den kontinuierlichen und gleichmässigen Transport der Partikel durch die Behandlungszone. Unterschiedliche Methoden der Plasmadiagnostik sowie verschiedene Techniken der Oberflächenanalyse werden eingesetzt um die Prozesse zu charakterisieren und zu verbessern.
Aktuelle Projekte:
- Verbesserung von Lithium-Ionen Batterien durch Abscheidung von Schichten auf die Oberfläche von Graphit-Pulvern.
- Abscheidung von Diffusionssperrschichten auf Fluoreszenz-Pulvern um die Lebenszeit von LEDs zu vergrössern.
- Erhöhung der Benetzbarkeit von Polymerpulvern mittels Atmosphärendruckplasmen
- Inaktivierung von Sporen auf Weizenkörnern.
Keywords:
plasma surface treatment, plasma enhanced chemical vapor deposition, surface modification of powders, wettability, flowability, nanoparticles, inactivation of microorganisms, dielectric barrier discharge, low pressure plasma