等离子体应用

近年来，等离子体技术的使用范围正在不断扩大。在半导体制造、杀菌消毒、医疗前线等诸多领域，利用等离子体特性的应用不断壮大。CeraPlas® 是TDK 开发的等离子体发生器，与传统产品相比，它可以在紧凑的封装中产生低温等离子体*1，并具有更低的功耗。它有望促进各种设备的开发，使离子体技术更容易使用。
什么是等离子体？它有哪些特点和应用
您可能听说过等离子体这个词，但大多数人可能不明就里。等离子体是物质的第四种状态，既非固体，也非液体和气体。它是指电子与原子和离子分离的情况，当对气体施加高能量时，电子会相互混合。等离子体的常见例子包括闪电、极光和蜡烛火焰，据说它构成了宇宙 99.9% 以上的物质。
在我们的日常生活中，等离子体用于荧光灯和霓虹灯管等照明应用，还用于金属加工，例如工厂中的电弧焊。
低温大气压等离子体的发展前景
等离子体技术的进步使得等离子体能够在低温和大气压下稳定地产生，而过去只能在真空或高温等特殊环境中才能产生等离子体。为了区别于传统的高温等离子体，人们称之为低温大气压等离子体（低温等离子体）。
低温等离子体照射材料会产生多种影响。它们可以通过分解有机材料来清洁和消毒物体，通过增加润湿性帮助油墨和涂料均匀地粘附在材料上，或者通过活化表面来增加粘合剂的强度。
由于这些特性，低温等离子体被用于半导体制造和各种其他工业设备中。此外，等离子体技术无需化学物质即可清洁和消毒表面，安全性高，在食品和医疗设备等更广泛领域具有应用潜力。
然而，传统的低温等离子体发生器需要高电压，因此离不开单独的变压器组件和高频发生器，导致设备尺寸大，功耗高。
由于低温等离子体可以处理表面，清洁和消毒对温度敏感或难以用液体清洗的材料，因此被用于制造和医疗领域。
开发突破性的紧凑型等离子体发生器
TDK 利用在压电致动器*3量产技术和积层陶瓷技术*4方面长期积累的专业知识，开发出全球首台使用压电变压器*2的等离子体发生器 CeraPlas。这一突破性的产品是与德国 RELYON Plasma、TDK 集团公司和领先的等离子体发生器制造商共同研发的。
CeraPlas 使用压电变压器提供升压功能，通过独特的制造方法成功集成等离子体发生器，实现了紧凑、轻型、低功耗的等离子体发生器。
CeraPlas 安装在一个尺寸为 70.6 x 6 x 2.75 毫米的紧凑型棒状外壳中，采用 12 伏电源供电，无需特殊电源。这将有助于基于 CeraPlas 的等离子体发生器的小型化。
CeraPlas® 产生的等离子体。由于温度低于 50°C，因此可以在不影响材料的情况下进行表面处理等工艺。
Piezobrush® 由RELYON Plasma 开发，是首款基于 CeraPlas 的等离子体发生器。piezobrush 紧凑、重量轻，可以像笔一样握在手中，操作方便。RELYON Plasma的 总经理 Stefan Nettersheim 博士介绍了 piezobrush 的优势。“TDK 的 CeraPlas 使 piezobrush 这样的小型便携式等离子体发生器成为可能。我们能够将电源和驱动电路设计为一个非常紧凑的模块，无需大型驱动电路或冷却系统。”
迈向医疗应用并广泛应用于其他各种领域
Piezobrush 凭借手持操作和精细操作能力，使等离子体扩展至以前难以进入的领域。其中一个领域便是种植牙的治疗。当低温等离子体用于结合不同的材料或着色义齿时，可以提高结合强度，并且可以通过增加润湿性来改善着色均匀性。此外，研究表明，种植体表面增加的润湿性可以提高与生物组织的亲和力。这在牙科技术高度发达的欧洲引起了关注。
低温等离子体适用于广泛领域，包括制造、塑料表面活化和种植体处理。Nettersheim 博士继续说道：“基于 CeraPlas 的 Piezobrush 紧凑且功耗低，堪称引领等离子体技术的设备。未来，我们可以期待广泛的应用，包括医疗领域。低温等离子体的用途将继续扩大。”
CeraPlas® 与 Piezobrush® PZ3
TDK 的紧凑型等离子体发生器 CeraPlas（左）和低温等离子体发生器 Piezobrush（右）。
术语解说
*1. 低温等离子体：只有电子温度高的等离子体称为非热平衡等离子体（低温等离子体）。它与热平衡等离子体（热等离子体）相反，热平衡等离子体中电子温度与气体和离子的温度处于平衡状态。高电子温度对消毒、清洁和表面活化很有效。
*2. 压电变压器：一种利用压电陶瓷特性来转换电压的装置。
*3. 压电传动装置：一种通过向压电陶瓷材料施加电压来提取机械能的组件，与施加力时材料产生电能的过程相反。
*4. 积层陶瓷技术：一种制造积层陶瓷贴片电容器 （MLCC） 的关键技术。通过一系列生产技术，将陶瓷原料制成片材，印刷内部电极，层层堆叠，压制、切割和烧结。
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