بلازما اللهب Pyrosil
معالجة PYROSIL هي عملية ترسيب بخار كيميائي بالاحتراق (CCVD) تُستخدم لتحسين الالتصاق على الأسطح المراد ربطها. وPYROSIL عملية بلازما بتفريغ متوهج تُجرى في الظروف المحيطة. وهي تقنية لتعديل السطح تُرسّب طبقة غير متبلورة من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) على سطح الركيزة عبر الترسيب بالبخار الكيميائي بالاحتراق (CCVD). طوّرت شركة SURA Instruments GmbH المعدات والعمليات في ثمانينيات القرن الماضي، وهو ما أدى إلى أول تسويق تجاري ناجح لهذه التقنية بهدف زيادة الترابط بالمواد اللاصقة. وبواسطة التحلل الحراري باللهب يمكن الحصول على طبقة رقيقة بسمك 5 إلى 100 nm من أكسيد السيليكون عالي التفاعلية والكاره للماء على الركيزة. ونتيجةً لذلك يتكوّن سطح محب للماء محدد المعالم بفضل الكثافة العالية لمجموعات Si-OH على سطح جسيمات SiO2 المترسبة وبفضل الخشونة النانوية. وتجد الأغشية المحتوية على السيليكون تطبيقات عديدة على البوليمرات والزجاج والسيراميك والمعادن. وفي هذه العملية يمرّر المنتج المراد معالجته عبر لهب غازي صفائحي مطعّم بمادة سليفة تحتوي على السيليكون (PYROSIL)، على نحو مشابه للمعالجة التقليدية باللهب. ونظراً لقصر زمن التفاعل بين اللهب والركيزة، يمكن استخدام العملية مع المواد البلاستيكية الحساسة للحرارة.
الترسيب بالبخار الكيميائي بالاحتراق (CCVD) عملية كيميائية تُرسَّب بها الطلاءات الرقيقة على الركائز في الجو المفتوح. وفي عملية CCVD يُضاف مركب سليف إلى الغاز المشتعل، ويُحرَّك اللهب قريباً فوق السطح المراد طلاؤه. وتحوّل الطاقة العالية داخل اللهب المواد السليفة إلى وسائط عالية التفاعلية تتفاعل بسهولة مع الركيزة مكوّنةً ترسيباً شديد الالتصاق. ويتحكم في البنية المجهرية وسماكة الطبقة المترسبة عددٌ من معاملات العملية، منها سرعة الركيزة أو اللهب، وعدد المرات، ودرجة حرارة الركيزة، والمسافة بين اللهب والركيزة. وطبقات ثاني أكسيد السيليكون هي الأكثر شيوعاً في الترسيب. والطبقات المترسبة حديثاً عالية التفاعلية، ولذا يمكن أن تعمل كطبقات معززة للالتصاق في الطلاءات البوليمرية وعمليات الربط.
PYROSIL مقارنةً بالمعالجة باللهب
تتشابه PYROSIL والمعالجة التقليدية ببلازما اللهب من حيث العملية، غير أن كيمياء اللهب وآلية إكساب السطح مجموعات وظيفية تختلفان. وكلتا الطريقتين عمليتا أكسدة سطحية في الطور الغازي، حيث يولّد احتراق وقود هيدروكربوني في ظروف محكومة بلازما اللهب التي تعدّل سطح الركيزة. وتنتج الألسنة الصفائحية المخلوطة مسبقاً تفاعلاً طارداً للحرارة. ولهب PYROSIL ورديّ اللون، بينما يميل لهب المعالجة التقليدية إلى الأزرق، انظر الصورة 1. والفارق الرئيسي أن PYROSIL يُنتج SiO2 بينما المعالجة باللهب لا تفعل. ونتيجةً لذلك يتكوّن سطح محب للماء محدد المعالم بفضل الكثافة العالية لمجموعات Si–OH على سطح جسيمات SiO2 المترسبة. وتُستخدم معدات احتراق وشعلات شريطية وإعدادات وتحكم مشابهة. أما متغيرات التحكم الرئيسية الثلاثة فهي كيمياء اللهب، ومسافة الركيزة عن اللهب، وزمن بقاء المعالجة. ويجب أن تتم المعالجة في منطقة التفاعل المضيئة الرئيسية أو المنطقة المؤكسدة.
بالنسبة إلى PYROSIL، فإن إحدى معادلات احتراق مركب السيليكون العضوي رباعي ميثيل السيلان (TMS) وتكوّن SiO2 هي:
Si(CH3)4 + 13 O2 + C3H8 — SiO2 + 10 H2O + 7 CO2
أما بالنسبة إلى المعالجة باللهب بالغاز الطبيعي، فتصف المعادلة التالية تفاعل الاحتراق:
CH4 + 2O2 + 8N2 — CO2 + 2H2O + 8N2
ينتج عن تفاعلَي الاحتراق كليهما ثاني أكسيد الكربون CO2 والماء H2O كنواتج ثانوية.
معالجة الكورونا بالتفريغ الكهربائي
اطلب عرض سعر مجاني
Scott Sabreen — الرئيس وكبير المهندسين، خبرة تتجاوز 30 عامًا. تواصل معنا اليوم لمناقشة تطبيقك وحلول SABREEN مجانًا ودون التزام. أحضر إلينا أصعب التحديات.
الهاتف: +1 972-820-6777
