Se i polimeri sono fatti appositamente per formarsi e depositarsi sulle superfici che circondano il plasma, possono essere rivestiti in modo mirato. Grazie a questa cosiddetta deposizione chimica da vapore potenziata al plasma, o PECVD in breve, è possibile, Per esempio, per applicare ultrasottili, rivestimenti a tenuta di gas all'interno delle bottiglie in PET, assicurando che i contenuti durino più a lungo, o per proteggere i diodi organici a emissione di luce (OLED) dall'umidità in modo che gli schermi TV funzionino a lungo. I team di Ingegneria Elettrica Generale e Tecnologia del Plasma e Fisica Sperimentale II della Ruhr-Universität Bochum (RUB) hanno perfezionato questa tecnica. Riferiscono a Rubin, la rivista scientifica del RUB.

Far durare più a lungo latte e medicine

La deposizione è possibile solo perché i plasmi sono freddi e quindi non danneggiano la bottiglia in PET o altre superfici da rivestire con il calore. Solo gli elettroni veloci nel plasma sono caldi, e non danneggiano le superfici. Il rivestimento simile al vetro della plastica, che è sottile solo da 20 a 30 nanometri, assicura che dalla bombola fuoriesca da 10 a 100 volte meno gas. Ciò estende la durata di conservazione di una bibita gassata dalle quattro settimane precedenti a circa un anno. Il metodo è interessante anche per il confezionamento di latte e altri alimenti, così come medicinali e persino componenti microelettronici. "Questo tipo di rivestimento è anche ecologico, perché la piccola quantità di materiale può essere semplicemente trascurata durante il riciclaggio, " spiega il Dr. Marc Böke del dipartimento di Fisica Sperimentale II del RUB.

L'ossigeno ribalta la bilancia

La sfida sta nel controllare la formazione degli strati. "Gli strati non devono essere solo ultrasottili, ma anche assolutamente denso, senza fessure e uniformi, " spiega Marc Böke. Le viti di regolazione per questo sono molteplici. Per prima cosa, dipende dalla miscela di gas. L'ossigeno atomico è un giocatore particolarmente importante. Anche la pressione alla quale viene azionato il plasma è significativa. Allo stesso modo, la geometria del reattore e la scelta della fonte di energia influenzano ciò che accade nel plasma e come influenza le superfici circostanti. Per esempio, un plasma appropriato può essere acceso da microonde, ma anche da radiofrequenza accoppiata induttivamente o capacitivamente. "Generalmente, sono possibili diverse dimensioni del reattore al plasma, fino alle enormi dimensioni necessarie per rivestire interi vetri di finestre per grattacieli, "dice il professor Peter Awakowicz, titolare della cattedra di Ingegneria Elettrica e Tecnologia del Plasma.

Le tecniche di misurazione dovevano essere sviluppate

I ricercatori sono stati gradualmente in grado di scandagliare e perfezionare molti aspetti dei possibili processi. Per esempio, Le bottiglie in PET vengono pulite e attivate prima del rivestimento, anche per mezzo di plasma. Ma qui, pure, la superficie della bottiglia cambia, che a sua volta influenza il successivo rivestimento. Le misurazioni dei flussi di particelle durante la pulizia hanno rivelato ciò che accade nel processo. Se tutti questi aspetti vengono presi in considerazione durante la pulizia e il processo viene eseguito in modo ottimale, questo ha una notevole influenza sulla riuscita del successivo rivestimento:"Siamo riusciti ad aumentare l'impermeabilità, che inizialmente era un fattore 100 (a seconda del materiale del substrato), ad un fattore 500 attraverso la corretta impostazione della pulizia precedente, " dice Peter Awakowicz.

L'ultima applicazione, su cui si sta attualmente lavorando, fa di necessità virtù:se si desidera davvero strati che siano il più densi e privi di difetti possibile, difetti come piccoli pori nel rivestimento sono quasi impossibili da evitare. Consentono ai team di ricerca di utilizzare il rivestimento al plasma per sviluppare membrane filtranti non rigonfianti che presentano proprietà precedentemente sconosciute. Possono desalinizzare l'acqua o separare i gas l'uno dall'altro, come l'ossigeno da CO ₂ .