Si les polymères sont spécifiquement conçus pour se former et se déposer sur les surfaces entourant le plasma, ils peuvent être enduits de manière ciblée. Grâce à ce dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma, ou PECVD en abrégé, c'est possible, par exemple, appliquer ultra-mince, revêtements étanches aux gaz à l'intérieur des bouteilles PET, s'assurer que le contenu dure plus longtemps, ou pour protéger les diodes électroluminescentes organiques (OLED) de l'humidité afin que les écrans de télévision fonctionnent longtemps. Les équipes de Génie électrique général et Technologie des plasmas et Physique expérimentale II de la Ruhr-Universität Bochum (RUB) ont mis au point cette technique. Ils rapportent à Rubin, le magazine scientifique de la RUB.

Faire durer le lait et les médicaments plus longtemps

Le dépôt n'est possible que parce que les plasmas sont froids et n'endommagent donc pas la bouteille en PET ou d'autres surfaces à enduire de chaleur. Seuls les électrons rapides du plasma sont chauds, et ils n'endommagent pas les surfaces. Le revêtement semblable à du verre du plastique, qui n'a que 20 à 30 nanomètres d'épaisseur, garantit que 10 à 100 fois moins de gaz s'échappe par la bouteille. Cela prolonge la durée de conservation d'un soda des quatre semaines précédentes à environ un an. Le procédé est également intéressant pour le conditionnement du lait et d'autres aliments, ainsi que des médicaments et même des composants microélectroniques. « Ce type de revêtement est également respectueux de l'environnement, car l'infime quantité de matière peut tout simplement être négligée lors du recyclage, " explique le Dr Marc Böke du département de physique expérimentale II de la RUB.

L'oxygène fait pencher la balance

Le défi réside dans le contrôle de la formation des couches. "Les couches ne doivent pas seulement être ultra-fines, mais aussi absolument dense, sans espace et uniforme, " explique Marc Böke. Les vis de réglage pour cela sont multiples. D'une part, cela dépend du mélange gazeux. L'oxygène atomique est un acteur particulièrement important. La pression à laquelle le plasma fonctionne est également importante. De la même manière, la géométrie du réacteur et le choix de la source d'énergie influencent ce qui se passe dans le plasma et comment il affecte les surfaces environnantes. Par exemple, un plasma approprié peut être allumé par micro-ondes, mais aussi par radiofréquence à couplage inductif ou capacitif. "En général, différentes tailles de réacteur à plasma sont possibles, jusqu'aux dimensions énormes nécessaires pour revêtir des vitres entières pour les immeubles de grande hauteur, " dit le professeur Peter Awakowicz, titulaire de la chaire de génie électrique et technologie des plasmas.

Des techniques de mesure ont dû être développées

Les chercheurs ont progressivement pu sonder et perfectionner de nombreux aspects des processus possibles. Par exemple, Les bouteilles PET sont nettoyées et activées avant enduction, également par plasma. Mais ici, trop, la surface de la bouteille change, qui à son tour influence le revêtement ultérieur. Les mesures des flux de particules pendant le nettoyage ont révélé ce qui se passe dans le processus. Si tous ces aspects sont pris en compte lors du nettoyage et que le processus se déroule de manière optimale, ceci a une influence considérable sur le succès du revêtement ultérieur :« Nous avons pu augmenter l'imperméabilité, qui était initialement un facteur 100 (selon le matériau du substrat), au facteur 500 grâce au réglage correct du nettoyage précédent, " dit Peter Awakowicz.

La dernière application, sur lequel on travaille actuellement, fait une vertu par nécessité :si l'on souhaite réellement des couches aussi denses et sans défauts que possible, des défauts tels que des pores minuscules dans le revêtement sont presque impossibles à éviter. Ils permettent aux équipes de recherche d'utiliser le revêtement plasma pour développer des membranes filtrantes non gonflantes qui présentent des propriétés jusqu'alors inconnues. Ils peuvent dessaler l'eau ou séparer les gaz les uns des autres, comme l'oxygène du CO 2 .