فناوری پلاسمای سرد از نوآوری پزشکی تا صنایع مدرن!
اختراع روش‌هایی برای تولید پلاسما در شرایط تعادل ناپایدار در فشار اتمسفری، فناوری پلاسمای سرد را از محدودیت‌های سیستم‌های خلاء آزاد کرد و راه را برای انفجار کاربردهای جدید در بخش‌های مختلف فراتر از صنایع سنتی باز کرد. این “تعادل ناپایدار” به این معنی است که دما برای الکترون‌ها، یون‌ها و مولکول‌های خنثی در پلاسما متفاوت است. از آنجا که مولکول‌های خنثی که دمای محسوس را منتقل می‌کنند سرد هستند، این پلاسمای تولید شده به طور رایج به عنوان “پلاسمای سرد” شناخته می‌شود. وقتی پلاسما در فشار اتمسفری است، آن را “پلاسما سرد فشار اتمسفری” می‌نامند. پلاسمای “داغ” نیز معمولاً در فرآیندهای جوشکاری، مشعل‌های پلاسما یا دستگاه‌های همجوشی هسته‌ای دیده می‌شود.
بازار و کاربرد پلاسمای سرد
در سال ۲۰۲۲، ارزش جهانی بازار پلاسما سرد ۲.۲ میلیارد دلار بود و پیش‌بینی می‌شود که این بازار با نرخ رشد سالانه ۱۲.۳٪ از سال ۲۰۲۳ تا ۲۰۳۱ گسترش یابد. صنایع مختلفی مانند نساجی، مواد غذایی، پزشکی و چاپ از این فناوری استفاده می‌کنند که به رشد این بازار کمک می‌کند. تقاضای روزافزون برای تکنیک‌های پردازش سازگار با محیط زیست و مواد با کارایی بالا نیز نقش بسزایی در این رشد دارد. استفاده از این فناوری به دلیل اجتناب از مواد شیمیایی خطرناک و زباله‌های سمی، جایگزین ایمن‌تری برای فرآیندهای شیمیایی سنتی محسوب می‌شود.
حالت پلاسما
وقتی گازی در یک میدان الکتریکی قوی قرار می‌گیرد، توسط فرآیند یونیزاسیون ناشی از برخورد الکترون‌ها یونیزه شده و به سیالی شامل الکترون‌ها، یون‌ها و مولکول‌های خنثی تبدیل می‌شود که به آن پلاسما می‌گوییم. انرژی که الکترون‌ها دریافت می‌کنند از طریق برخورد با اتم‌های خنثی منتقل شده و این فرآیند منجر به ایجاد پلاسما در شرایط تعادل گرمایی می‌شود. اما اگر میدان الکتریکی به‌طور پالس‌های کوتاه اعمال شود، پلاسما سرد به دست می‌آید.
ویژگی‌ها و مزایای پلاسمای سرد
- غیردمایی بودن: پلاسمای سرد به دلیل دمای پایین، می‌تواند بدون آسیب به مواد حساس مانند پوست انسان یا پلاستیک‌ها، عملکرد داشته باشد.
- خواص آنتی‌باکتریال و استریل‌کننده: پلاسمای سرد توانایی از بین بردن باکتری‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها را دارد که آن را برای کاربردهای پزشکی و بهداشتی بسیار مناسب کرده است.
- سازگاری با محیط زیست: این فناوری به دلیل کاهش مصرف مواد شیمیایی و تولید کم ضایعات، یک گزینه پایدار و دوستدار محیط زیست محسوب می‌شود.
فرآیندها و کاربرد پلاسمای سرد
وجود الکترون‌های پرانرژی و رادیکال‌های فعال باعث می‌شود که پلاسما به صورت شیمیایی فعال باشد. فرآیند شیمیایی پلاسما ممکن است شامل واکنش‌های فاز گاز یا واکنش‌های هتروژنی (هنگامی که پلاسما با یک ماده جامد یا مایع تماس پیدا می‌کند) باشد. این فرآیندها می‌توانند به تغییرات فیزیکی و شیمیایی سطوح مواد منجر شوند و در صنایع مختلف کاربرد پیدا کنند.
استریلیزاسیون و ضدعفونی با پلاسما
در دهه ۱۹۶۰ کشف شد که پلاسما قادر است باکتری‌ها و اسپورها را از بین ببرد. استفاده از پلاسما برای استریلیزاسیون تجهیزات پزشکی بدون باقی‌ماندن هیچ‌گونه مواد سمی، یکی از نوآوری‌های مهم در این زمینه بوده است.
در مورد دستگاه های تصفیه هوا با استفاده از فناوری پلاسمای سرد بیشتر بدانید…
کاربردهای پزشکی
پزشکی پلاسما از پلاسما سرد فشار اتمسفری برای تولید گونه‌های شیمیایی فعال، مانند اکسیژن و نیتروژن واکنش‌پذیر، استفاده می‌کند که می‌توانند با سلول‌ها و بافت‌های بدن واکنش دهند. به طور مثال، پلاسما به طور انتخابی سلول‌های سرطانی را بدون آسیب به سلول‌های سالم از بین می‌برد.
درمان پسماند مواد غذایی و تصفیه آب
فناوری پلاسما سرد می‌تواند برای کاهش میزان باکتری‌ها، قارچ‌ها و عوامل بیماری‌زا در پسماندهای شهری و صنعتی به کار رود. همچنین، این فناوری می‌تواند به بهبود فرآیندهای بازیافت و کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی کمک کند.
فناوری پلاسمای سرد در صنعت چاپ
در فرآیندهای چاپ مانند چاپ دیجیتال جوهرافشان UV، نتیجه نهایی عمدتاً به نحوه پراکندگی قطرات جوهر بر روی بستر بستگی دارد. استفاده از پلاسما برای آماده‌سازی سطح مواد پیش از چاپ، باعث بهبود چسبندگی جوهر و کیفیت چاپ می‌شود.
نتیجه‌گیری
فناوری پلاسما با ارائه کاربردهایی از شبیه‌سازی ستارگان گرفته تا تولید انرژی بدون کربن، به یکی از فناوری‌های منحصر به فرد تبدیل شده است. این فناوری توانسته فراتر از محدوده‌های سنتی خود گسترش یابد و کاربردهای روزمره بیشتری پیدا کند.