Termal yönetim malzemelerinde termal plazma teknolojisine dayalı toz hazırlamanın uygulanması
Elektronik cihazların minyatürleştirilmesi ve entegrasyonu, polimer bazlı termal yönetim malzemeleri için daha yüksek ısı dağılımı gereksinimlerini ortaya koymuştur. Etkili termal iletim yolları oluşturmak için yeni yüksek termal iletkenliğe sahip dolgu maddelerinin geliştirilmesi, yüksek performanslı termal yönetim malzemelerine ulaşmanın anahtarıdır.
Termal plazma teknolojisi, yüksek sıcaklığı, kontrol edilebilir reaksiyon atmosferi, yüksek enerji yoğunluğu ve düşük kirliliği nedeniyle küresel silikon tozu ve alümina tozu gibi nano ve mikron şekilli küresel tozların hazırlanmasında büyük avantajlara sahiptir.
Termal plazma teknolojisi
Plazma, katı, sıvı ve gaza ek olarak maddenin dördüncü halidir. Elektronlardan, katyonlardan ve nötr parçacıklardan oluşan genel olarak elektriksel olarak nötr bir agregadır. Plazmadaki ağır parçacıkların sıcaklığına göre plazma iki kategoriye ayrılabilir: sıcak plazma ve soğuk plazma.
Sıcak plazmadaki ağır iyonların sıcaklığı 3×103 ila 3×104K’ye ulaşabilir ve bu temelde yerel termodinamik denge durumuna ulaşır. Bu durumda, termal plazmanın şu ilişkisi vardır: elektron sıcaklığı Te = plazma sıcaklığı Th = uyarılma sıcaklığı Tex = iyonlaşma reaksiyon sıcaklığı Treac, bu nedenle termal plazmanın düzgün bir termodinamik sıcaklığı vardır.
Küresel tozların plazma hazırlanması
Yüksek frekanslı termal plazmanın yüksek sıcaklık ve hızlı soğutma hızı özelliklerine dayanarak, nanotozlar hazırlamak için fiziksel buhar biriktirme teknolojisi kullanılır.
Plazma ile küresel tozları hazırlamanın iki ana yolu vardır.
Birincisi, düzensiz şekilli ve büyük boyutlu ham madde tozlarını termal plazmanın yüksek sıcaklık arkına geçirmek ve termal plazmanın ürettiği yüksek sıcaklık ortamını ham madde parçacıklarını hızla ısıtmak ve eritmek (veya yüzeyi eritmek) için kullanmaktır. Yüzey gerilimi nedeniyle, erimiş toz bir küre oluşturur ve küresel bir toz elde etmek için uygun bir soğutma hızında katılaşır. İkincisi, düzensiz tozları veya öncülleri ham madde ve termal plazmayı yüksek sıcaklıklı bir ısı kaynağı olarak kullanmaktır. Ham maddeler, içindeki aktif parçacıklarla reaksiyona girer ve hızla soğutulur ve biriktirilerek ideal toz malzemeler üretilir.
Yüksek sıcaklık, yüksek enerji, kontrol edilebilir atmosfer ve termal plazma kirliliği olmaması özelliklerinden yararlanılarak, besleme, soğutma hızı ve plazma gücü gibi hazırlama sürecindeki parametreler kontrol edilerek yüksek saflıkta, yüksek küresellikte ve farklı boyutlarda küresel tozlar hazırlanabilir. Bu nedenle, küresel tozları hazırlamak için plazma teknolojisinin kullanımı enerji, havacılık, kimya endüstrisi ve diğer alanlarda giderek daha yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.