1. பிளாஸ்மா என்றால் என்ன?
பிளாஸ்மா, பொருளின் நான்காவது நிலை, சில எலக்ட்ரான்கள் அகற்றப்பட்டு, அணுக்களின் அயனியாக்கத்திற்குப் பிறகு உருவாக்கப்பட்ட நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை அயனிகளுடன் அணுக்களால் ஆன அயனியாக்கம் செய்யப்பட்ட வாயுப் பொருளாகும். இந்த அயனியாக்கம் செய்யப்பட்ட வாயு அணுக்கள், மூலக்கூறுகள், அணுக் குழுக்கள், அயனிகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. பொருள்களின் மேற்பரப்பில் அதன் பயன்பாடு தீவிர சுத்தம், மேற்பரப்பு செயல்படுத்தல், பொறித்தல் மற்றும் பொருட்களின் பிளாஸ்மா மேற்பரப்பு பூச்சு ஆகியவற்றை அடைய முடியும்.
2. செயற்கையாக பிளாஸ்மாவை எவ்வாறு பெறுவது?
அணுக்கரு இணைவு, அணுக்கரு பிளவு, பளபளப்பு வெளியேற்றம் மற்றும் பல்வேறு வகையான வெளியேற்றங்கள் போன்ற செயற்கையான வழிமுறைகள் மூலம் பிளாஸ்மாவை உருவாக்க முடியும். பல்வேறு வகையான பிளாஸ்மாவை செயற்கை வெளியேற்ற முறைகள் மூலமாகவும் உற்பத்தி செய்யலாம், முக்கியமாக: பளபளப்பு (ஃப்ளோரசன்ட் விளக்குகள்), வில் (மின்சார வில்) மற்றும் கரோனா வெளியேற்றம் (பெரும்பாலும் உயர் மின்னழுத்தக் கோடுகளைச் சுற்றிக் காணப்படும்). துல்லியமான மேற்பரப்பை சுத்தம் செய்தல், மேற்பரப்பை செயல்படுத்துதல் மற்றும் மாற்றியமைத்தல், அத்துடன் உயிர் பொறியியல் பொருட்கள், பிளாஸ்டிக் மற்றும் காகிதம் ஆகியவற்றின் மேற்பரப்பு செயலாக்கத்திற்கு, பளபளப்பான வெளியேற்றம், கரோனா டிஸ்சார்ஜ் மற்றும் மின்கடத்தா தடை வெளியேற்றம் ஆகியவற்றால் உருவாக்கப்படும் குறைந்த வெப்பநிலை பிளாஸ்மா பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
அதிக அதிர்வெண் கொண்ட மின்சார புலத்தில், குறைந்த அழுத்தத்தின் கீழ் ஆக்ஸிஜன், நைட்ரஜன், மீத்தேன் மற்றும் நீராவி போன்ற வாயு மூலக்கூறுகள் பளபளப்பான வெளியேற்றத்தின் போது துரிதப்படுத்தப்பட்ட அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளாக சிதைந்துவிடும். இந்த வழியில் உருவாக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை கட்டணங்களாக பிரிக்கப்பட்ட அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகள் சுற்றியுள்ள மூலக்கூறுகள் அல்லது அணுக்களுடன் மோதுகின்றன, இதன் விளைவாக மூலக்கூறுகள் மற்றும் அணுக்களில் எலக்ட்ரான்கள் உற்சாகமாக அல்லது அயனி நிலையில் உள்ளன. இந்த கட்டத்தில், பொருளின் நிலை பிளாஸ்மா நிலையில் உள்ளது.
3. என்ன பிளாஸ்மா வகைகள் உள்ளன?
1) உயர் வெப்பநிலை பிளாஸ்மா மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலை பிளாஸ்மா. உயர்-வெப்பநிலை பிளாஸ்மா என்பது எலக்ட்ரான் வெப்பநிலை அயனி மற்றும் வாயு வெப்பநிலைகளுக்கு சரியாக சமமாக இருக்கும் முழு அயனியாக்கம் அல்லது உள்நாட்டில் வெப்ப சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட பிளாஸ்மாவைக் குறிக்கிறது. அனைத்து துகள்களின் வெப்பநிலையும் கிட்டத்தட்ட ஒரே மாதிரியாக இருக்கும். வெப்பநிலை மிகவும் அதிகமாக உள்ளது, பொதுவாக 10 6-10 8 K (தோராயமாக 100-100 மில்லியன் டிகிரி செல்சியஸ்) அடையும். குறைந்த-வெப்பநிலை பிளாஸ்மா ஒரு வெப்பமற்ற சமநிலை நிலையில் உள்ளது, அங்கு எலக்ட்ரான் வெப்பநிலை அயனிகள் மற்றும் நடுநிலை துகள்களின் வெப்பநிலையை விட அதிகமாக உள்ளது. பொருட்களின் மேற்பரப்பில் அதிக வெப்பநிலை பிளாஸ்மாவின் தாக்கத்தின் அதிகப்படியான தீவிரம் காரணமாக, இது நடைமுறை பயன்பாடுகளில் அரிதாகவே பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் தற்போது குறைந்த வெப்பநிலை பிளாஸ்மா மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகிறது.
2) எதிர்வினை மற்றும் எதிர்வினை அல்லாத வாயுக்களின் பிளாஸ்மா. இந்த வகைப்பாடு பிளாஸ்மாவை உருவாக்க பயன்படும் வாயுக்களின் வேதியியல் பண்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது. எதிர்வினை அல்லாத வாயுக்களில் ஆர்கான் (Ar), நைட்ரஜன் (N2), நைட்ரஜன் புளோரைடு (NF3), கார்பன் டெட்ராஃப்ளூரைடு (CF4) போன்றவை அடங்கும். அதே சமயம் வினைத்திறன் வாயுக்களில் ஆக்ஸிஜன் (O2), ஹைட்ரஜன் (H2) போன்றவை அடங்கும். துப்புரவு செயல்பாட்டின் போது பல்வேறு வகையான வாயுக்களின் எதிர்வினை வழிமுறைகள் வேறுபட்டவை.
4. பிளாஸ்மா மற்றும் பொருள் மேற்பரப்புக்கு இடையே உள்ள தொடர்பு என்ன?
பிளாஸ்மாவிற்கும் பணிப்பொருளின் மேற்பரப்பிற்கும் இடையிலான இரசாயன எதிர்வினை வழக்கமான இரசாயன எதிர்வினைகளிலிருந்து முற்றிலும் வேறுபட்டது. அதிவேக எலக்ட்ரான்களின் குண்டுவீச்சு காரணமாக, அறை வெப்பநிலையில் நிலையாக இருக்கும் பல வாயுக்கள் அல்லது நீராவிகள் பிளாஸ்மா வடிவத்தில் பணிப்பகுதியின் மேற்பரப்புடன் வினைபுரிந்து, பல தனித்துவமான மற்றும் பயனுள்ள விளைவுகளை உருவாக்குகின்றன:
1) சுத்தம் செய்தல் மற்றும் பொறித்தல்: எடுத்துக்காட்டாக, சுத்தம் செய்யும் போது, ஆக்ஸிஜன் பெரும்பாலும் வேலை செய்யும் வாயுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. முடுக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்களால் குண்டுவீசப்படும் போது, அது ஆக்ஸிஜன் அயனிகள் மற்றும் ஃப்ரீ ரேடிக்கல்களாக மாற்றப்படுகிறது, அவை வலுவான ஆக்ஸிஜனேற்ற பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. கிரீஸ், ஃப்ளக்ஸ், ஃபோட்டோரெசிஸ்ட், ரிலீஸ் ஏஜென்ட் மற்றும் பஞ்ச் ஆயில் போன்ற பணிப்பொருளின் மேற்பரப்பில் உள்ள அசுத்தங்கள் கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் தண்ணீராக விரைவாக ஆக்ஸிஜனேற்றப்படுகின்றன, பின்னர் அவை ஒரு வெற்றிட பம்ப் மூலம் வெளியேற்றப்பட்டு, மேற்பரப்பை சுத்தம் செய்து ஈரத்தன்மை மற்றும் ஒட்டுதலை மேம்படுத்தும் இலக்கை அடைகின்றன. குறைந்த வெப்பநிலை பிளாஸ்மா சிகிச்சையானது பொருளின் மேலோட்டமான மேற்பரப்பை (<10nm) மட்டுமே உள்ளடக்கியது மற்றும் மொத்தப் பொருளின் பண்புகளை பாதிக்காது. பிளாஸ்மா சுத்தம் அதிக வெற்றிடத்தின் கீழ் செய்யப்படுவதால், பிளாஸ்மாவில் உள்ள பல்வேறு செயலில் உள்ள அயனிகள் நீண்ட சராசரி இலவச பாதையைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் அவற்றின் ஊடுருவல் மற்றும் ஊடுருவல் திறன்கள் வலுவானவை, நுண்ணிய குழாய்கள் மற்றும் குருட்டு துளைகள் உட்பட சிக்கலான கட்டமைப்புகளுக்கு சிகிச்சையளிக்க உதவுகிறது.
2) செயல்பாட்டுக் குழுக்களின் அறிமுகம்: N2, NH3, O2 மற்றும் SO2 போன்ற வாயுக்களுடன் பாலிமர் பொருட்களின் பிளாஸ்மா சிகிச்சை மேற்பரப்பின் இரசாயன கலவையை மாற்றியமைக்கலாம் மற்றும் தொடர்புடைய புதிய செயல்பாட்டுக் குழுக்களை அறிமுகப்படுத்தலாம்: -NH2, -OH, -COOH, -SO3H போன்றவை. பாலிடெட்ராபுளோரோஎத்திலீன் செயல்படும் பொருட்களாக, மேற்பரப்பு துருவமுனைப்பு, ஈரத்தன்மை, பிணைப்பு, வினைத்திறன் ஆகியவற்றை மேம்படுத்துகிறது மற்றும் அவற்றின் பயன்பாட்டு மதிப்பை பெரிதும் அதிகரிக்கிறது. ஆக்ஸிஜன் பிளாஸ்மாவிற்கு மாறாக, ஃவுளூரின் கொண்ட வாயுக்களுடன் குறைந்த வெப்பநிலை பிளாஸ்மா சிகிச்சையானது அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்பில் ஃவுளூரின் அணுக்களை அறிமுகப்படுத்தி, அடி மூலக்கூறுக்கு ஹைட்ரோபோபசிட்டியை அளிக்கிறது.
3) பாலிமரைசேஷன்: எத்திலீன் மற்றும் ஸ்டைரீன் போன்ற பல வினைல் மோனோமர்கள், வேறு எந்த வினையூக்கிகள் அல்லது துவக்கிகள் தேவையில்லாமல் பிளாஸ்மா நிலைமைகளின் கீழ் பணியிடங்களின் மேற்பரப்பில் பாலிமரைசேஷன் செய்ய முடியும். மீத்தேன், ஈத்தேன் மற்றும் பென்சீன் போன்ற வழக்கமான நிலைமைகளின் கீழ் பாலிமரைஸ் செய்ய முடியாத பொருட்கள் கூட, பிளாஸ்மா நிலைமைகளின் கீழ் பணியிடங்களின் மேற்பரப்பில் குறுக்கு-இணைக்கும் பாலிமரைசேஷன் செய்யப்படலாம். இந்த பாலிமரைஸ் செய்யப்பட்ட அடுக்கு மிகவும் அடர்த்தியானது மற்றும் அடி மூலக்கூறுடன் வலுவாக பிணைக்கப்பட்டுள்ளது. வெளிநாடுகளில், பிளாஸ்டிக் பீர் பாட்டில்கள் மற்றும் ஆட்டோமொபைல் எரிபொருள் தொட்டிகள் மைக்ரோ கசிவைத் தடுக்க பிளாஸ்மா பாலிமரைசேஷன் மூலம் அத்தகைய அடர்த்தியான அடுக்குடன் பூசப்படுகின்றன. பிளாஸ்டிக்கிலிருந்து மனித திசுக்களில் பிளாஸ்டிசைசர்கள் போன்ற நச்சுப் பொருட்கள் பரவுவதைத் தடுக்க பயோமெடிக்கல் பாலிமர் பொருட்களின் மேற்பரப்பையும் இந்த அடர்த்தியான அடுக்குடன் பூசலாம். ஆப்டிகல் கூறுகளின் செயல்திறனை அதிகரிக்க, பிளாஸ்மா பாலிமரைசேஷன் நடவடிக்கைகள் மூலம் ஒளியியல் கூறுகளை அவற்றின் மேற்பரப்பில் பொருத்தமான ஆப்டிகல் பிலிம் மூலம் பூசலாம்.
4) பிளாஸ்மா தூண்டப்பட்ட ஒட்டுதல்:
பிளாஸ்மா ப்ரீட்ரீட்மென்ட் மூலம் பாலிமர் பொருட்களின் மேற்பரப்பில் செயலில் உள்ள ஃப்ரீ ரேடிக்கல்களை உருவாக்குவது இந்த செயல்முறையை உள்ளடக்கியது, இது பொருள் மேற்பரப்பில் வினைல் மோனோமர்களின் பாலிமரைசேஷனைத் தூண்டுகிறது. பிளாஸ்மா பாட்டில்களின் உள் சுவர்கள் போன்ற சில ஒழுங்கற்ற பரப்புகளில் ஒட்டுதல் எதிர்வினைகளைத் தூண்டலாம். பொருத்தமான ஒட்டுதல் மோனோமர்களைத் தேர்ந்தெடுத்து, பொருத்தமான ஒட்டுதல் எதிர்வினை நிலைமைகளைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், ஹைட்ரோஃபிலிசிட்டி அல்லது நீர் விரட்டும் தன்மை, ஒட்டுதல், அரிப்பு எதிர்ப்பு, உடைகள் எதிர்ப்பு, கடத்துத்திறன், ஊடுருவக்கூடிய தேர்வு மற்றும் பொருளின் உயிர் இணக்கத்தன்மை ஆகியவற்றை மாற்றலாம். எனவே, பிளாஸ்மா ஒட்டுதல் மிகவும் புதுமையானது மற்றும் சிறந்த பயன்பாட்டு வாய்ப்புகளைக் கொண்டுள்ளது.
