- Plasma là gì hay trạng thái plasma là gì ? Nó như là trạng thứ tư của các vật chất ngoài 3 dạng rắn, lỏng và khí.
- Bằng cách thêm nhiều năng lượng hơn cho vật chất để nó chuyển thành dạng ion hóa. Quá trình ion hóa này làm cho chất khí trở nên dẫn điện, khí bị ion hóa dạng này được gọi là Plasma.
- Ứng dụng của plasma rất quan trọng đặc biệt là công nghệ plasma lạnh hiện nay đang là hướng nghiên cứu rất được quan tâm trên thế giới. Vậy chính xác công nghệ plasma là gì, trạng thái plasma là gì, ứng dụng của plasma hiện nay cụ thể ra sao.
- Hãy cùng Bảo Phương tìm hiểu giải đáp những thông tin về công nghệ plasma là gì và những ứng dụng của plasma trong các lĩnh vực khác nhau. Hàn cắt plasma là gì tại sao nó lại được ưa chuộng hơn các phương pháp hàn cắt khác. Cách tạo ra tia plasma như thế nào?
- Các nghiên cứu khoa học về ứng dụng công nghệ plasma lạnh trong nhiều lĩnh vực khác nhau như bảo quản thực phẩm, sản xuất các linh kiện điện tử, xử lý cho bề mặt sơn phủ… và đặc biệt là ứng dụng plasma trong y học.
- Nhiều ý kiến còn cho rằng việc ứng dụng plasma là một trong những bước tiến vượt trội của y học thế kỷ XXI.
1. Tia plasma là gì ? Công nghệ plasma là gì ?
1.1. Tia plasma là gì ?
- Plasma là trạng thái vật chất xuất hiện khi một chất khí được cung cấp năng lượng lớn, khiến các phân tử khí bị ion hóa, nghĩa là các nguyên tử bị mất hoặc nhận thêm electron, biến chúng thành các ion mang điện.
- Khi quá trình này xảy ra, chất khí không còn ở trạng thái bình thường nữa mà trở thành plasma, một loại khí dẫn điện với các hạt tích điện tự do.
- Plasma xuất hiện phổ biến trong tự nhiên, như trong các ngôi sao và mặt trời. Trên Trái Đất, bạn có thể bắt gặp plasma trong ánh sáng của cực quang, sấm sét hoặc trong màn hình tivi plasma.
1.2. Đặc điểm của trạng thái plasma
- Trạng thái Plasma là tính linh động rất mạnh, dẫn điện được như kim loại.
- Các ví dụ về plasma dễ nhận thấy nhất là mặt trời, những ngôi sao, đèn huỳnh quang và hiện tượng sấm sét.
- Các hiện tượng xảy ra plasma chuyển động rất phức tạp nên để đơn giản hóa thì người ta thường chỉ giới hạn nghiên cứu các khối plasma tĩnh. Tức là xem xét các khối plasma có điện tích chuyển động nhưng toàn khối vẫn đứng nguyên tại chỗ.
- Con người áp dụng trạng thái vật chất này để sáng tạo và mở ra một kỷ nguyên mới trong công nghệ đó chính là công nghệ plasma. Hiện nay công nghệ plasma được áp dụng cho rất nhiều các ngành công nghiệp sản xuất, đời sống khác nhau.
2. Công nghệ plasma là gì ?
- Công nghệ plasma là một lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng dựa trên trạng thái plasma của vật chất – trạng thái thứ tư ngoài ba dạng rắn, lỏng, và khí.
- Plasma được tạo ra khi một chất khí nhận đủ năng lượng để các nguyên tử của nó bị ion hóa, nghĩa là các electron bị tách khỏi các hạt nhân, tạo ra một môi trường chứa các ion dương và electron tự do.
- Nhờ vào khả năng dẫn điện mạnh mẽ và tương tác với các vật liệu khác, plasma được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và đời sống
3. Các loại plasma
- Có thể hiểu đơn giản công nghệ plasma là việc ứng dụng trạng thái plasma để ứng dụng vào các lĩnh vực như hàn cắt, y tế,… Trong mỗi lĩnh vực thì khái niệm công nghệ plasma sẽ được hiểu theo từng ý nghĩa riêng.
- Xét theo tính chất nhiệt động lực học của plasma, công nghệ plasma cũng được chia ra là công nghệ plasma nóng (thermal plasma) và công nghệ plasma lạnh (cold plasma).
3.1. Plasma lạnh (cold plasma)
- Plasma lạnh: Được tạo ra ở nhiệt độ thấp hơn, plasma lạnh chủ yếu được ứng dụng trong các lĩnh vực yêu cầu độ chính xác cao, chẳng hạn như y học, công nghệ xử lý bề mặt, và bảo quản thực phẩm.
- Ví dụ như hiện tượng phóng điện trong chất khí, các electron sẽ bắn từ catod ra làm ion hóa một phần phân tử trung hòa. Các electron mới bị tách ra sẽ chuyển động nhanh trong điện trường và tiếp tục làm ion hóa những phân tử khác.
- Do hiện tượng ion hóa có tính dây chuyền mà phần lớn các phân tử trong chất khí sẽ bị ion hóa và chuyển sang trạng thái plasma. Trong thành phần cấu tạo loại plasma nguội hay plasma lạnh này có các ion dương, các ion âm, electron và các phân tử trung hòa..
- Các nước tiên tiến trên thế giới đã tập trung nhiều trong việc nghiên cứu ứng dụng plasma lạnh trong 10 năm trở lại đây ở nhiều lĩnh vực khác nhau như y sinh, hóa học hay nông nghiệp…
- Đối với y học, công nghệ plasma lạnh đang chứng tỏ được vai trò rất lớn và được đánh giá là tác nhân quan trọng tạo ra những cuộc cách mạng mới trong y sinh của thế kỷ XXI.
3.2. Plasma nóng (thermal plasma)
- Plasma nóng là trạng thái được hình thành ở nhiệt độ, mức áp suất và năng lượng cao do sự ion hóa xảy ra va chạm nhiệt giữa các phân tử hay nguyên tử.
- Khi mức nhiệt độ tăng dần, các electron bị tách ra khỏi phần nguyên tử, và nếu mức nhiệt độ lớn hơn, toàn bộ những nguyên tử sẽ bị ion hóa.
- Nếu nguyên tử bị ion hóa tột độ ở nhiệt độ rất cao thì chỉ còn những hạt nhân và các electron đã bị tách rời khỏi các hạt nhân.
4. Ứng dụng của công nghệ plasma
- Công nghiệp cắt và hàn kim loại: Plasma nhiệt được sử dụng để tạo ra tia plasma có nhiệt độ cao, giúp cắt kim loại nhanh chóng và chính xác.
- Xử lý bề mặt vật liệu: Plasma có khả năng làm sạch và tăng độ bám dính cho các vật liệu trước khi sơn phủ hoặc gắn kết.
- Y học: Plasma lạnh được ứng dụng trong khử trùng, điều trị vết thương, và nghiên cứu tiêu diệt tế bào ung thư.
- Công nghệ bảo quản thực phẩm: Plasma lạnh giúp tiêu diệt vi khuẩn mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm.
5. Kết luận
- Plasma không chỉ là trạng thái vật chất đầy bí ẩn mà còn mở ra vô số ứng dụng đột phá trong nhiều lĩnh vực.
- Từ công nghiệp chế tạo đến y tế, công nghệ plasma đang góp phần cải tiến quy trình sản xuất, bảo vệ sức khỏe và cải thiện chất lượng cuộc sống.
- Với những tiềm năng to lớn, chắc chắn rằng plasma sẽ tiếp tục là tâm điểm của các nghiên cứu và ứng dụng trong tương lai gần.
Hãy cùng Bảo Phương Gas đồng hành và khám phá thêm về công nghệ plasma để hiểu rõ hơn về những ứng dụng tiên tiến của nó trong cuộc sống và công nghiệp hiện đại.
