Innovative Materialien aus einer sauberen Chemie

Heutzutage bietet Plasmatechnologie eine wertvolle Alternative zu konventioneller Chemie bei der Oberflächenfertigung der Materialien an, sowie interessante Vortelie (z.B. ihre hohe Nachhaltigkeit). Plasmachemie ist eine „dry and clean“ Chemie,die ohne Solventen und mit einer minimal Verwendung von Reagenzien arbeitet.

Was passiert den Materialien, die dem Plasma ausgesetzt werden?

Die Technologie basiert auf einem physikalischen Prinzip: Wenn Materie Energieversorgt wird, verändert sich ihr Aggregatzustand von fest zu flüssig, und von flüssig zu gasförmig. Und wenn Gas mit Energie versorgt wird, wird es zu PLASMA, auch als vierter Aggregatzustand der Materie bezeichnet. Es ist eine ionisierte Form des Gases und hat einen hohen Gehalt an reaktiven Arten wie z.B. Radikalen, Ionen und Elektronen, die fähig sind, Oberflächenmerkmale der zu behandelnden Materialien zu verändern. Man kann die Oberflächenmerkmale der Materialien durch die Einstellung der Versuchsparameter abstimmen, und daher ein maßgeschneidertes Resultat bekommen (man spricht von „Surface Tailoring“), ohne die Bulk Eigenschaften zu beeinflussen.

Materialien,die einer Glimmentladung ausgesetzt werden, werden durch die Interaktion den in Plasma generierten Spezies (Atome, Radikale, Ionen) mit der Materialoberfläche modifiziert. Plasmaverfahren modifizieren die Materialoberflächen durch die Synthese stabilen Grenzflächen. Aktive Spezies in der Plasmaphase bilden kovalente Bindungen mit dem Substrat der Materie.

Durch Plasma-Technologie ist es möglich, neue Oberflächenmerkmalen von Materialien, wie Polymere, Papier, Leder, Stoffen zu gewinnen, ohne die Bulk Eigenschaften zu verändern. Dagegen erhalten sie eine neue und interessanter chemische Zusammensetzung. Plasma-Chemie Prozesse sind trockene Prozesse, die ohne Lösungsmitteln und mit einem minimalen Einsatz von Reaktionsmitteln arbeiten. Aus diesem Grund werden Plasma Prozesse umweltfreundlichen Verfahren definiert.

Weitere wichtige Vorteile dieser Technologie sind die sehr niedrige Kosten des Prozesses, die Möglichkeit, Prozesse für sehr große Produkte auszuführen und die Schnelligkeit.

Man kann drei Plasma Klassenverfahren definieren, und zwar:

  • PlasmaEtching
  • Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PE-CVD)
  • PlasmaTreatment

PlasmaEtching

ETCHING: Materialabtrag durch eine chemische Reaktion, d.h. Ätzung durch Produkte, die nach der Zusammenwirkung mit dem Material entstehen. Dieses Klassenverfahren wird meistens in Mikroelektronik (z.B. beim IC-Baustein Design mit hohen räumlichen Auflösung) durch anisotrop-chemischen Angriff auf Silikone verwendet. Außerdem liegen diesen Verfahren die Reinigungs- und Sterilisierungstechnologie zu Grunde.

Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PE-CVD)

PE-CVD: Ablagerung von dünnen (5-1000 nm)organischen oder unorganischen Beschichtungen, ist wahrscheinlich das breitestePlasma Klassenverfahren. PE-CVD Verfahren erlauben die Anwendungunterschiedlichen Beschichtungsklassen, um die Materialoberfläche mitspezifischen Kompositionen zu behandeln, z.B. teflon-like, silca-like,nano-Komposite, super-hydrophob oder hydrophil und hydrogel-like. Es ist auch nach kundenspezifischen Anforderungen oder Anwendungen möglich, die Beständigkeit des Beschichtungsmaterials einzustellen, eine entscheidende Eigenschaft in Behandlungen wie Ätzungsschutz oder Funktionalisierung der biomedizinischen Polymere.

Plasma Treatment

TREATMENT: d.h. die Einstellung funktioneller Gruppen auf Materialien. Die Einstellung kann zum Teil mit einem bestimmten Vernetzungsgrad der zu behandelnden Oberfläche assoziiert werden. Plasma Treatment kann neue, über die Zeit stabile Oberflächeneigenschaften von Polymeren, Papier, Textilien und andere Materialien erzielen, mit einem unbeträchtlichen Materialverlust. Dieses Verfahren ermöglicht, aus einer hydrophoben eine hydrophile Oberfläche(und umgekehrt), oder verbesserte Bedruckbarkeit, Färbung, Metallisierung,verbesserte/reduzierte Benetzbarkeit usw. zu erhalten.