Der Plasmatechnologie wird großes Potenzial bei der Behandlung und Herstellung funktioneller Oberflächen bescheinigt. So können damit Oberflächen gereinigt und aktiviert werden, z.B. damit Lacke und Klebstoffe besser darauf haften, oder sie können beschichtet werden, um neue Funktionen, wie Kratzfestigkeit, Schmutzabweisung und Korrosionsschutz zu liefern, oder aber sie werden mit chemischen Funktionen versehen, die mit weiteren Substanzen chemisch reagieren können1Plasmatechnik. Schlüsseltechnologie zur Herstellung funktioneller Oberflächen
Doch zunächst zu der Frage: Was ist ein Plasma?
Plasma ist ein ionisierter Zustand der Materie, der auch als der “vierte Aggregatzustand” bezeichnet wird. Ein Plasma besteht aus einem Gemisch aus freien Elektronen, positiv geladenen Ionen und neutralen Atomen oder Molekülen. Diese Teilchen treten ständig miteinander in Wechselwirkung, wie durch Stöße, Anregung, Ionisation, Emission und Absorption von Strahlung. Durch die ständige Ladungsverschiebung sind kleine Bereiche im Plasma elektrisch geladen, aber insgesamt ist das Plasma elektrisch neutral (quasineutral), da es genauso viele positive wie negative Ladungen enthält. Plasma unterscheidet sich in seinen Eigenschaften deutlich von anderen Aggregatzuständen, wie z.B. durch hohe elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Plasmen kommen natürlich in der Ionosphäre, im Inneren von Sternen oder bei Blitzen vor. Im Labor können Plasmen durch Gasentladungen erzeugt werden, z.B. in Leuchtröhren oder Fusionsreaktoren2Perplexity.ai 3Vgl. dazu: Vorstellung des vierten Aggregatzustands.
Zur Entstehung von Plasma:
Plasma entsteht, wenn einem Gas so viel Energie zugeführt wird, dass eine kritische Anzahl von Elektronen die Atomhüllen verlässt. Dadurch werden die Atome ionisiert und es bildet sich ein Gemisch aus Ionen, Elektronen und neutralen Teilchen. Die Gase werden für bestimmte Zeitabstände gezündet, um sie zu ionisieren und in den Plasmazustand zu überführen. Auch hohe Temperaturen können Plasma erzeugen, da dann die Atome aufgespalten werden.
Wegen seiner besonderen Eigenschaften wie hohe elektrische Leitfähigkeit und Reaktivität wird Plasma in vielen Industriebereichen technisch genutzt – von der Oberflächenbehandlung über die Energietechnik bis hin zur Medizin und Elektronik. Immer mehr herkömmliche industrielle Vorbehandlungsmethoden werden durch die Plasmatechnologie ersetzt, um die Prozesse effektiver und umweltfreundlicher zu gestalten4Der vierte Aggregatzustand revolutioniert die industrielle Produktion.
Was die Wirtschaftlichkeit von Plasmaprozessen betrifft, so fallen die hohen Anschaffungskosten der Plasmatechnik im Vergleich zu anderen Verfahren laut Fraunhofer IGB auf längere Sicht kaum noch ins Gewicht: “Dem finanziellen Aufwand durch Beschaffung, Installation und Betrieb einer Plasmaanlage stehen die hohen laufenden Kosten nasschemischer Verfahren entgegen. Allein schon der Verzicht auf Prozesse mit verschiedenen Bädern, bei denen neben regelmäßigem Medienaustausch und -entsorgung auch hohe Kosten für die Abfallentsorgung anfallen, führt zu Einsparungen. Hinzu kommt, dass auch nasschemische Verfahren hohe Anschaffungs- und Wartungskosten mit sich bringen können – denn oft müssen die chemischen Medien während des Gebrauchs permanent auf ihre Qualität hin überwacht werden, was eine entsprechende Wartung der Anlagentechnik und -sensorik erfordert”5Plasmatechnik. Schlüsseltechnologie zur Herstellung funktioneller Oberflächen.