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Gianluigi Cavallaro
8 anni fa
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1 SEMINARI Le applicazioni del plasma quale strumento di innovazione per le PMI piemontesi 27 maggio 2014 dr.ssa Elisa Aimo Boot

2 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Cos è il plasma Energia Energia di ionizzazione Energia di vaporizzazione Plasma Energia di fusione Gas Liquido Solido

3 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Cos è il plasma

4 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Grado di ionizzazione Plasma Grado di ionizzazione = 1 Plasma termonucleare Grado di ionizzazione = Sistema di riferimento per la chimica del plasma Plasma completamente ionizzato Plasma debolmente ionizzato

Grado di ionizzazione = 10-7 -10-4 Sistema di riferimento per la

5 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Temperatura Plasma Plasma termico Plasma non termico T 0 = T e T 0 «T e Equilibrio termodinamico Lontano dalle condizioni di equilibrio termodinamico

6 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Plasma e chimica del plasma Pressione di esercizio Pressione gas Vantaggi Svantaggi Bassa (~ 0.01 kpa) Atmosferica (~ 100 kpa) Uniformità In-line Velocità di processo Processi discontinui Uniformità in funzione della tipologia di scarica

0.01 kpa) Atmosferica (~ 100 kpa) Uniformità In-line Velocità di

7 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Cosa rende il plasma interessante Il plasma possiede tre aspetti fondamentali che lo rendono interessante per applicazioni in chimica e nelle discipline correlate: La temperatura dei più piccoli componenti del plasma e la densità di energia superano agevolmente quelle delle convenzionali tecnologie chimiche Il plasma è in grado di contenere alte concentrazioni di specie energetiche e quindi molto reattive chimicamente (elettroni, ioni, atomi, radicali, stati eccitati e fotoni) Il plasma può esistere anche lontano dall equilibrio termodinamico, cioè può fornire un alta concentrazione di specie attive chimicamente e a temperatura ambiente preservando la stabilità dei materiali da trattare (trattamenti superficiali)

contenere alte concentrazioni di specie energetiche e quindi molto reattive chimicamente (elettroni, ioni, atomi, radicali, stati eccitati e fotoni) Il plasma può esistere anche lontano dall

8 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Cosa rende il plasma interessante Basso impatto ambientale Ridotto consumo energetico Eliminazione di solventi

9 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Plasma e chimica del plasma elettroni PLASMA gas Ionizzazione Dissociazione Eccitazione Ioni positivi Ioni negativi Radicali Molecole Luce Etching Grafting Deposizione Attivazione N 2

Dissociazione Eccitazione Ioni positivi Ioni negativi

10 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Attivazione (1) e Plasma n n n Ex situ post plasma oxidation n n

11 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Attivazione (2) igh 2 pressure Plasma n n 2 C C Plasma generated 2 C C n

12 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Grafting

13 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Deposizione

14 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Caratterizzazione del plasma Spettroscopia ottica di emissione (ES)

15 LE APPLICAZINI DEL PLASMA - Environment Park - Torino 27 maggio 2014 Caratterizzazione del plasma Spettroscopia ottica di emissione (ES)

16 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Caratterizzazione della superficie X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) Spettroscopia infrarossa C1s core line PLA_C -C= (PLA) / C N-C= C*-C 100 Arbitrary units PLA_N 2 N-C= C-N x PLA_e PLA_ref -C= C- C Binding energy [ev]

110 PLA_C -C= (PLA) / C N-C= C*-C 100 Arbitrary units 90 80 70 60 PLA_N 2 N-C= C-N x

17 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Tipi di scarica del plasma Come si è già detto il plasma è un gas ionizzato. Ma come si può generare questa ionizzazione? I dispositivi oggi utilizzati generano il plasma attraverso una differenza di potenziale elettrico fra due elettrodi. A seconda del tipo di dispositivo si può avere un arco elettrico, una scarica a bagliore uniforme, un plasma jet, un plasma corona, ecc.

I dispositivi oggi utilizzati generano il plasma attraverso una differenza di potenziale elettrico fra

18 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Conferimento/modifica di proprietà superficiali Bagnabilità Adesività Pulizia Deposizioni di film sottili

19 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Applicazioni

20 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Il plasma in Environment Park EP si apre alle tecnologie del plasma il 26 febbraio del 2003 dotandosi di un impianto PVD della Platit. Nel 2006 amplia la sua dotazione acquisendo un impianto DBD operante a pressione atmosferica dalla Grinp srl. Il 18 maggio del 2012 Plasmatreat Italia sigla un accordo di collaborazione con EP che si dota di un Plasma Jet operante a pressione atmosferica che consente di trattare superfici tridimensionali. Da ultimo nel 2013 anche la Diener entra a far parte dei provider tecnologici con i quali il Plasma Nano-Tech collabora per mettere a disposizione delle PMI piemontesi strumenti in grado di fornire soluzioni dedicate. AMBIENTALE Sostenibilità ambientale come chiave per interpretare l economia del futuro INNVAZINE TECNLGICA Soggetto di riferimento per le aziende che intendono adottare tecnologie al plasma per realizzare trattamenti superficiali

Il 18 maggio del 2012 Plasmatreat Italia sigla un accordo di collaborazione con EP che si dota di un Plasma Jet operante a pressione atmosferica che consente di trattare superfici tridimensionali.

21 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Il settore Plasma Nano-Tech L attività del settore Plasma Nano-Tech: 1. Studio di trattamenti superficiali dedicati; 2. Valutazioni di impatto ambientale dei processi sviluppati; 3. rganizzazione e realizzazione di test industriali; 4. Assistenza durante la fase di adozione della tecnologia

22 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Trasferimento Tecnologico Step 1 Step 2 Step 3 Progettazione e sviluppo processo ttimizzazione e scale-up Implementazione nel processo produttivo

23 INTRDUZNE SUL PLASMA E SULLE SRGENTI DEL PLASMA Grazie per l attenzione!

24 ENVIRNMENT PARK S.p.A. Via Livorno, Torino - IT T F envipark.com Elisa Aimo Boot T E elisa.aimoboot@envipark.com Sede legale: Galleria San Federico, Torino - IT C.F./P.I/R.I R.E.A

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L azienda. La società è stata creata per realizzare e gestire il Parco Scientifico e Tecnologico, con il supporto di Fondi EU FESR 2081/93 Tecnologie innovative per il settore biomedicale 23 maggio 2014 dr. Domenico D Angelo Senior Specialist SMART CITY 2014 L azienda Environment Park è una società privata con soci pubblici. Fondata a Torino