1. プラズマとは何ですか？
物質の第 4 の状態であるプラズマは、電子の一部が剥ぎ取られた原子と、原子が電離して生成される正イオンと負イオンから構成されるイオン化した気体物質です。このイオン化したガスは、原子、分子、原子団、イオン、電子で構成されています。物体の表面に塗布すると、物体の超清浄洗浄、表面活性化、エッチング、プラズマ表面コーティングを実現できます。
2. 血漿を人工的に得るにはどうすればよいですか？
プラズマは、核融合、核分裂、グロー放電、各種放電などの人為的な手段によって生成されます。主にグロー (蛍光灯)、アーク (電気アーク)、コロナ放電 (高電圧線の周囲でよく見られます) などの人工放電方法によって、さまざまな種類のプラズマを生成することもできます。精密な表面洗浄、表面活性化、改質、バイオエンジニアリング材料、プラスチック、紙などの表面処理には、グロー放電、コロナ放電、誘電体バリア放電によって生成される低温プラズマが主に使用されます。
高周波電界では、低圧下の酸素、窒素、メタン、水蒸気などのガス分子が、グロー放電中に加速された原子や分子に分解されることがあります。このようにして発生した電子や、プラスとマイナスの電荷に解離した原子や分子は、周囲の分子や原子と衝突し、その結果、分子や原子内の電子が励起され、それ自体が励起状態またはイオン状態になります。この時点で、物質の状態はプラズマ状態になります。
3. 血漿にはどのような種類がありますか?
1) 高温プラズマと低温プラズマ。高温プラズマとは、電子温度がイオンおよびガスの温度と正確に等しい、完全にイオン化されたプラズマ、または局所的に熱平衡化されたプラズマを指します。すべての粒子の温度はほぼ同じです。温度は非常に高く、通常は 10 6-10 8 K (摂氏約 1 億～1 億度) に達します。低温プラズマは非熱平衡状態にあり、電子温度がイオンや中性粒子の温度よりもはるかに高くなります。高温プラズマは物体表面に与える影響が強すぎるため実用化されることは少なく、現在は低温プラズマのみが実用化されている。
2) 反応性ガスと非反応性ガスのプラズマ。この分類は、プラズマの生成に使用されるガスの化学的特性に基づいています。非反応性ガスにはアルゴン（Ar）、窒素（N2）、フッ化窒素（NF3）、四フッ化炭素（CF4）などがあり、反応性ガスには酸素（O2）、水素（H2）などが含まれます。クリーニングプロセス中のガスの種類によって反応機構が異なり、反応性ガスのプラズマはより強い化学反応性を示します。
4. プラズマと物体表面の間の相互作用は何ですか?
プラズマとワーク表面との化学反応は、従来の化学反応とはまったく異なります。高速電子の衝突により、室温で安定した多くのガスまたは蒸気がプラズマの形でワークピースの表面と反応し、多くのユニークで有用な効果を生み出すことができます。
1) クリーニングとエッチング: たとえば、クリーニングでは、作動ガスとして酸素がよく使用されます。加速された電子が衝突すると、強力な酸化特性を示す酸素イオンとフリーラジカルに変換されます。ワーク表面のグリース、フラックス、フォトレジスト、離型剤、パンチ油などの汚れを急速酸化して二酸化炭素と水にし、真空ポンプで排出することで表面の清浄化と濡れ性・密着性の向上を実現します。低温プラズマ処理は材料の浅い表面 (<10nm) のみを対象とし、バルク材料の特性には影響を与えません。プラズマクリーニングは高真空下で行われるため、プラズマ中の各種活性イオンの平均自由行程が長く、浸透・浸透力が強いため、細管や止まり穴などの複雑な構造の処理が可能です。
2) 官能基の導入: N2、NH3、O2、SO2 などのガスを使用したポリマー材料のプラズマ処理により、表面の化学組成が変化し、対応する新しい官能基 (-NH2、-OH、-COOH、-SO3H など) が導入されます。これらの官能基は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレンなどの完全に不活性な基材を官能化材料に変換し、表面の極性、濡れ性、結合性を強化します。反応性が向上し、その使用価値が大幅に高まります。酸素プラズマとは対照的に、フッ素含有ガスを用いた低温プラズマ処理では、基板表面にフッ素原子を導入し、基板に疎水性を付与することができます。
3) 重合: エチレンやスチレンなどの多くのビニルモノマーは、他の触媒や開始剤を必要とせずに、プラズマ条件下でワークピースの表面で重合を起こすことができます。メタン、エタン、ベンゼンなど従来の条件では重合できない物質でも、プラズマ条件下ではワーク表面で架橋重合が可能です。この重合層は非常に緻密であり、基材に強力に結合します。海外では、ビールのペットボトルや自動車の燃料タンクなどにプラズマ重合による緻密な膜をコーティングし、微小漏れを防止しています。生体医用ポリマー材料の表面をこの緻密な層でコーティングして、プラスチックから人体組織への可塑剤などの有毒物質の拡散を防ぐこともできます。光学部品の性能を向上させるために、光学部品の表面をプラズマ重合手段によって適切な光学フィルムでコーティングすることがよくあります。
4) プラズマ誘発移植:
このプロセスには、プラズマ前処理によってポリマー材料の表面に活性フリーラジカルを生成することが含まれ、これにより材料表面でのビニルモノマーの重合が引き起こされます。プラズマは、ボトルの内壁など、特定の不規則な表面でグラフト反応を誘発することもあります。適切なグラフトモノマーを選択し、適切なグラフト反応条件を制御することにより、材料の親水性または撥水性、接着性、耐食性、耐摩耗性、導電性、透過性選択性、および生体適合性を変えることができます。したがって、血漿移植は非常に革新的であり、大きな応用の可能性を秘めています。
