Om polymerer är speciellt gjorda för att bildas och avsättas på ytorna som omger plasman, de kan beläggas på ett målinriktat sätt. Tack vare denna så kallade plasmaförstärkta kemiska ångavsättning, eller PECVD för kort, det är möjligt, till exempel, att applicera ultratunt, gastäta beläggningar på insidan av PET-flaskor, se till att innehållet håller längre, eller för att skydda organiska ljusemitterande dioder (OLED) från fukt så att TV-skärmarna fungerar länge. Lagen inom General Electrical Engineering och Plasma Technology och Experimental Physics II från Ruhr-Universität Bochum (RUB) har fulländat denna teknik. De rapporterar i Rubin, RUB:s vetenskapstidning.

Att få mjölk och medicin att hålla längre

Deponeringen är endast möjlig eftersom plasman är kalla och därmed inte skadar PET-flaskan eller andra ytor som ska beläggas med värme. Endast de snabba elektronerna i plasman är varma, och de skadar inte ytorna. Den glasliknande beläggningen av plasten, som bara är 20 till 30 nanometer tunn, ser till att 10 till 100 gånger mindre gas strömmar ut genom flaskan. Detta förlänger hållbarheten för en läsk från de föregående fyra veckorna till ungefär ett år. Metoden är också av intresse för förpackning av mjölk och andra livsmedel, såväl som läkemedel och till och med mikroelektroniska komponenter. "Den här typen av beläggning är också miljövänlig, eftersom den lilla mängden material helt enkelt kan försummas vid återvinning, " förklarar Dr Marc Böke från Experimental Physics II-avdelningen på RUB.

Syre tippar vågen

Utmaningen ligger i att kontrollera bildandet av skikten. "Lagerna ska inte bara vara ultratunna, men också absolut tät, gapfri och enhetlig, " förklarar Marc Böke. Justerskruvarna för detta är mångsidiga. För det första, det beror på gasblandningen. Atomic Oxygen är en särskilt viktig aktör. Trycket vid vilket plasmat drivs är också signifikant. Liknande, reaktorns geometri och valet av energikälla påverkar vad som händer i plasma och hur det påverkar de omgivande ytorna. Till exempel, en lämplig plasma kan antändas av mikrovågor, men också genom induktivt eller kapacitivt kopplad radiofrekvens. "I allmänhet, olika storlekar av plasmareaktorer är möjliga, upp till de enorma dimensioner som behövs för att täcka hela fönsterrutor för höghus, " säger professor Peter Awakowicz, innehavare av professuren för elektroteknik och plasmateknik.

Mättekniker måste utvecklas

Forskarna har gradvis kunnat förstå och perfektionera många aspekter av de möjliga processerna. Till exempel, PET-flaskor rengörs och aktiveras före beläggning, även med hjälp av plasma. Men här, för, flaskans yta förändras, vilket i sin tur påverkar den efterföljande beläggningen. Mätningar av partikelflödena under rengöringen avslöjade vad som händer i processen. Om alla dessa aspekter beaktas under rengöringen och processen körs optimalt, detta har en betydande inverkan på framgången för den efterföljande beläggningen:"Vi kunde öka tätheten, som initialt var en faktor på 100 (beroende på substratmaterialet), till en faktor 500 genom korrekt inställning av föregående rengöring, säger Peter Awakowicz.

Den senaste applikationen, som för närvarande jobbar på, gör en dygd av nödvändighet:Om man verkligen önskar sig lager som är så täta och defektfria som möjligt, defekter som små porer i beläggningen är nästan omöjliga att undvika. De tillåter forskarteamen att använda plasmabeläggning för att utveckla icke-svällande filtermembran som uppvisar tidigare okända egenskaper. De kan avsalta vatten eller separera gaser från varandra, såsom syre från CO ₂ .