การประยุกต์ใช้การเตรียมผงโดยใช้เทคโนโลยีพลาสมาความร้อนในวัสดุการจัดการความร้อน

การทำให้ขนาดเล็กลงและการผสานรวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำให้มีข้อกำหนดการกระจายความร้อนที่สูงขึ้นสำหรับวัสดุการจัดการความร้อนที่ใช้โพลีเมอร์ การพัฒนาสารตัวเติมที่มีการนำความร้อนสูงใหม่เพื่อสร้างเส้นทางการนำความร้อนที่มีประสิทธิภาพเป็นกุญแจสำคัญในการบรรลุวัสดุการจัดการความร้อนประสิทธิภาพสูง

เทคโนโลยีพลาสม่าความร้อนมีข้อได้เปรียบมากมายในการเตรียมผงทรงกลมขนาดนาโนและไมครอน เช่น ผงซิลิกอนทรงกลมและผงอะลูมินา เนื่องจากมีอุณหภูมิสูง บรรยากาศปฏิกิริยาที่ควบคุมได้ ความหนาแน่นของพลังงานสูง และมลพิษต่ำ

เทคโนโลยีพลาสม่าความร้อน

พลาสม่าเป็นสถานะที่สี่ของสสาร นอกเหนือไปจากของแข็ง ของเหลว และก๊าซ โดยรวมแล้วเป็นมวลรวมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าซึ่งประกอบด้วยอิเล็กตรอน แคตไอออน และอนุภาคที่เป็นกลาง ตามอุณหภูมิของอนุภาคหนักในพลาสม่า พลาสม่าสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท ได้แก่ พลาสม่าร้อนและพลาสม่าเย็น

อุณหภูมิของไอออนหนักในพลาสม่าร้อนสามารถสูงถึง 3×103 ถึง 3×104K ซึ่งโดยทั่วไปจะถึงสถานะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ในพื้นที่ ในสถานะนี้ พลาสมาความร้อนจะมีความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้: อุณหภูมิอิเล็กตรอน Te = อุณหภูมิพลาสมา Th = อุณหภูมิการกระตุ้น Tex = อุณหภูมิปฏิกิริยาไอออไนเซชัน Treac ดังนั้น พลาสมาความร้อนจึงมีอุณหภูมิเทอร์โมไดนามิกที่สม่ำเสมอ

การเตรียมพลาสมาของผงทรงกลม

โดยอาศัยลักษณะเฉพาะของอุณหภูมิสูงและอัตราการเย็นตัวที่รวดเร็วของพลาสมาความร้อนความถี่สูง เทคโนโลยีการสะสมไอทางกายภาพจึงถูกนำมาใช้ในการเตรียมผงนาโน

มีสองวิธีหลักในการเตรียมผงทรงกลมด้วยพลาสมา

วิธีหนึ่งคือส่งผงวัตถุดิบที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอและขนาดใหญ่เข้าไปในส่วนโค้งอุณหภูมิสูงของพลาสมาความร้อน และใช้สภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูงที่สร้างขึ้นโดยพลาสมาความร้อนเพื่อให้ความร้อนและหลอมละลายอนุภาควัตถุดิบอย่างรวดเร็ว (หรือหลอมละลายพื้นผิว) เนื่องจากแรงตึงผิว ผงที่หลอมละลายจึงสร้างทรงกลมและแข็งตัวด้วยอัตราการเย็นตัวที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ผงทรงกลม ประการที่สองคือการใช้ผงหรือสารตั้งต้นที่ไม่สม่ำเสมอเป็นวัตถุดิบและพลาสมาความร้อนเป็นแหล่งความร้อนอุณหภูมิสูง วัตถุดิบจะทำปฏิกิริยากับอนุภาคที่มีฤทธิ์ภายในและจะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วและสะสมเพื่อสร้างวัสดุผงที่เหมาะสม

การใช้ประโยชน์จากลักษณะเฉพาะของอุณหภูมิสูง พลังงานสูง บรรยากาศที่ควบคุมได้ และไม่มีมลพิษจากพลาสมาความร้อน ความบริสุทธิ์สูง ความเป็นทรงกลมสูง และผงทรงกลมขนาดต่างๆ สามารถเตรียมได้โดยการควบคุมพารามิเตอร์ในกระบวนการเตรียม เช่น การป้อน อัตราการทำความเย็น และพลังงานพลาสม่า ดังนั้น การใช้เทคโนโลยีพลาสม่าในการเตรียมผงทรงกลมจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในด้านพลังงาน อวกาศ อุตสาหกรรมเคมี และสาขาอื่นๆ