Atmosphärendruck-Plasmaverfahren

Atmosphärendruck-Plasmaverfahren werden in der Industrie heute vor allem zur Aktivierung und Reinigung von Oberflächen eingesetzt. Das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST entwickelt kundenorientiert neue Verfahren, die es ermög­lichen, unterschiedliche Oberflächen auch auf 3D-Substraten in geeigneter Weise zu modifizieren oder zu beschichten. Anwendungsbereiche sind u. a. die Mikrosystemtechnik, Medizintechnik, Verpackungs- und Investitionsgüterindustrie, Elektronikindustrie, der Automobilbereich und die Luft- und Raumfahrt.

Die Technologie

Kalte physikalische Plasmen mit energiereichen Elektronen und Ionen werden direkt aus der umgebenden Atmosphäre mittels starker elektrischer Felder erzeugt. Dabei entstehen hochreaktive Radikale sowie stabilere reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies, die im synergetischen Verbund mit den freien Ladungsträgern die Zellmembranen und -wände von Bakterien und Pilzen angreifen.

Durch Verwendung geeigneter Gase und Reagenzien können Atmosphärendruckplasmen auch eingesetzt werden, um Oberflächen mit reaktiven Gruppen chemisch zu funktionalisieren. Bei Bedarf lassen sich die Plasmen auch in sehr kleinen Volumina erzeugen. Mit Hilfe dieser sogenannten Mikroplasmen ist eine gezielte lokale Modifikation von Oberflächen wie z.B. die Einstellung der gewünschten Oberflächenenergie möglich.

Vorteile von kalten Atmosphärendruck-Plasmen

  • Energie- und ressourceneffiziente Technologie
  • Universell, material- und geometrieunabhängig sowie einfach zu handhaben
  • Leichte Integration in Prozessketten
  • Keine Änderung des Grundmaterials
  • Keine thermische Schädigung der Substrate
  • Erzeugung wirksamer Agenzien unmittelbar bei der Plasmabehandlung
  • Beim Einsatz in der Therapie: wundheilungsfördernd, schmerz- und bisher nebenwirkungsfei für den Patienten
  • Antibakterielle Wirksamkeit unabhängig von pharmazeutischen Resistenzen
  • Gezielte lokale chemische Modifikation der Oberfläche

Anwendungen

  • Reinigung, Vorbehandlung und Oberflächenmodifikation
  • Beschichtungen durch plasmaunterstützte CVD bei Atmosphärendruck
  • Mikroplasmen, Mikrostrukturierung, Innenbeschichtung
  • Behandlung von dreidimensionalen Bauteilen
  • Kunststoffmetallisierung
  • Chemische Funktionalisierung von Oberflächen
  • Hydrophile und (super-) hydrophobe Beschichtungen
  • Biokompatible Beschichtungen
  • Barriereschichten auf flexiblen Substraten
  • Haftvermittlung
  • Anti-Reflex-Schichten

Anlagentechnik

  • Atmosphärendruck-Plasmaanlagen zur Reinigung, Aktivierung, Funktionalisierung und Beschichtung
  • RotoTEC-Anlage zur Funktionalisierung oder Aktivierung dreidimensionaler Bauteile
  • SÜSS Bond Aligner mit Plasmatool zur Vorbehandlung von Siliziumwafern im Reinraum
  • Plasma-Printing-Anlagen zur strukturierten Behandlung von Oberflächen
  • Anlage zur Innenbeschichtung von Bauteilen oder Einweg​systemen, wie z. B. Beuteln oder Flaschen

Methoden zur Schicht- / Prozesscharakterisierung

  • Infrarotspektroskopie
  • Bestimmung der Dichte funktioneller Gruppen
  • Kontaktwinkelmessungen, Bestimmung der freien Oberflächenenergie
  • In-situ-Bondfestigkeitsmessung
  • Rasterelektronenmikroskopie / EDX
  • Optische Emissionsspektroskopie
  • Haftfestigkeitsmessungen

Unser Angebot

  • Schicht- und Prozessentwicklung
  • Fertigung und Beschichtung von Demonstratoren, Prototypen und Kleinserien
  • Unterstützung beim Anlagenbau
  • Komponenten- und Geräteentwicklung
  • Beratung und Machbarkeitsstudien
  • Schichtcharakterisierung
  • Testverfahren zum Wirksamkeitsnachweis
  • Technischer Partner für klinische Plasma-Therapieansätze