Ứng dụng của Plasma trong các lĩnh vực của cuộc sống hiện nay
Ngày nay, ứng dụng của Plasma hiện đang được nhiều người nhắc tới, nhưng phần đông trong số đó họ vẫn chưa biết hiểu về công dụng của nó trong đời sống. Vậy Plasma là gì? Nó được dùng trong những công việc gì? Chúng ta cùng đi tìm hiểu.
Plasma hiện đang được sử dụng phổ biến trong đời sống
Nội dung chính
1 Định nghĩa Plasma là gì?2 Ứng dụng của Plasma trong đời sống2.1 Ứng dụng trong việc hàn các mối nối của máy bay chiến đấu2.2 Ứng dụng trong y học2.3 Ứng dụng trong ngành gia công cơ khí2.4 Ứng dụng trên máy cắt Plasma CNC2.5 Ứng dụng ở mỏ cắt máy đột dập2.6 Ứng dụng mỏ cắt plasma với robot2.7 Ứng dụng trong bảo quản thực phẩm
Định nghĩa Plasma là gì?
Ngoài 3 thể thường gặp là rắn, lỏng khí thì Plasma là trạng thái thứ 4 của vật chất. Tại sao lại như vậy? Vì nó là các chất bị ion hóa mạnh.
Ví dụ như: một viên nước đá đang ở thể rắn được đun nóng đến một mức nhiệt độ nhất định thì biến thành thể lỏng. Tăng nhiệt lên nữa thì nước sẽ bốc thành hơi, tạo thành khí. Nếu như tiếp tục tăng nhiệt thì các electron mang điện âm bắt đầu tách ra khỏi nguyên tử và chuyển động tự do. Nguyên tử đó sẽ biến thành ion mang điện dương. Nhiệt độ càng cao thì số lượng electron bứt ra khỏi nguyên tử chất khí càng nhiều.
Từ ví dụ điển hình này, các nhà khoa học gọi đó là thể khí ion hóa là trạng thái plasma. Tuy nhiên, plasma không phổ biến trên trái đất, cho thấy trên 99% điều kiện vật chất trong vũ trụ luôn tồn tại dưới dạng plasma. Bởi thế, trong 4 trạng thái vật chất đó, plasma được xem là trạng thái đầu tiên trong vũ trụ.
Dựa theo tính chất của nhiệt động lực học, công nghệ plasma hiện đang có plasma nóng (thermal plasma) được tạo thành từ nhiệt độ, áp suất và nguồn năng lượng cao. Plasma lạnh (cold plasma) được tạo ra ở mức áp suất chân không hoặc áp suất thường, cần ít nguồn năng lượng hơn.
Bên cạnh đó, trong khoảng hơn 10 năm trở lại đây, các nước tiên tiến ở trên thế giới đã tập trung nghiên cứu các ứng dụng plasma trong một số lĩnh vực như y sinh, hóa học hay nông nghiệp…
Lĩnh vực nào cần đến ứng dụng plasma?
Ứng dụng của Plasma trong đời sống
Trong hàng triệu năm hoặc thậm chí là hàng tỷ năm, Plasma đã tồn tại và minh chứng cho điều này chính là Mặt Trời. Đây là một quả cầu Plasma khổng lồ với nguồn năng lượng vô cùng lớn. Song khoảng 50 năm trở lại đây, Plasma được nghiên cứu và ứng dụng phổ biến.
Ứng dụng trong việc hàn các mối nối của máy bay chiến đấu
Một trong số những nỗ lực để cải tiến các mối nối ở máy bay chiến đấu. Cách thức thực hiện là một hàng rào khí trơ được dùng để bảo vệ chung quanh tia hồ quang điện nhằm bảo vệ mối hàn tránh khỏi quá trình oxy hóa.
Ứng dụng trong y học
Ứng dụng của tia plasma trong việc vệ sinh dịch tễ và y tế đó là diệt khuẩn với hai loại plasma nóng và plasma lạnh. Đầu tiên người ta sử dụng plasma nóng để diệt khuẩn, thế nhưng nhận thấy nó có thể gây hại đến các mô xung quanh nên người ta đã hạn chế ứng dụng trên con người.
Đến năm 2005, plasma lạnh lần đầu tiên được dùng để điều trị lâm sàng tại nước Đức, mở ra một kỷ nguyên mới của y học plasma. Khả năng làm cho vi sinh vật trên bề mặt bất hoạt sẽ không gây ảnh hưởng hoặc ảnh hưởng rất ít đến cấu trúc xung quanh của plasma. Do đó, ứng dụng của plasma trong y học đã thực sự thu hút được sự quan tâm của các bác sĩ.
Vì thế, ứng dụng của plasma để điều trị các vết thương chậm liền trên da đã trở thành một trong những đối tượng nghiên cứu đầu tiên trong y tế. Thiết bị plasma lạnh đầu tiên đã vượt qua thử nghiệm lâm sàng pha I và cho phép sự tác động trực tiếp lên của máy MicroPlaster alpha lên con người. Loại máy này được phát triển bởi Công ty Công nghệ Plasma Adtec (Nhật Bản) và Viện Max Planck (Đức).
Ứng dụng plasma trong y học để chữa trị vết thương
Ứng dụng trong ngành gia công cơ khí
Trong ngành gia công cơ khí hiện nay ứng dụng của công nghệ Plasma dùng để cắt kim loại. Công nghệ này đã đạt đến đỉnh điểm kể từ khi người ta sáng tạo ra loại máy cắt Plasma này.
Ứng dụng trên máy cắt Plasma CNC
Ứng dụng của máy CNC plasma là nó được gắn trên mỏ máy cắt đ thực hiện việc cắt các hình theo bất kỳ bản vẽ AutoCAD. Vì thế, trong ngành công nghiệp chế tạo thiết bị, đóng tàu hay chế tạo kết cấu thép… ứng dụng của máy cắt plasma được dùng rộng rãi.
Ứng dụng ở mỏ cắt máy đột dập
Sự kết hợp của các tính năng trên máy đột dập với mỏ cắt plasma đã tạo nên thiết bị có các chức năng kép. Như thông thường, mũi đột làm việc để tạo thành các lỗ chính xác. Trong khi đó, mỏ cắt Plasma được sử dụng để cắt các lỗ có kích thước lớn với các đường cắt đa hình và những đường bao của chi tiết.
Mỏ cắt Plasma dễ dàng cắt được các lỗ trên bề mặt thiết bị
Ứng dụng mỏ cắt plasma với robot
Các nhà khoa học đã chế tạo robot với các tay máy đa trục và chuyển động theo 3 chiều không gian. Mỏ cắt plasma được gắn trên tay robot, cho phép thực hiện các thao tác cắt vật liệu với những hình dạng bất kỳ mà kỹ thuật viên mong muốn.
Ứng dụng trong bảo quản thực phẩm
Những tác dụng khử khuẩn của plasma lạnh được nghiên cứu trong việc bảo quản thực phẩm. Theo như việc làm này đã chỉ ra 3 cơ chế cơ bản để làm ngất hoặc tiêu diệt các tế bào bằng plasma.
Chúng thường gồm những cơ chế như bắn phá bề mặt của tế bào từ những hoạt chất được hình thành để tạo ra luồng plasma bay hơi với những hợp chất và phát xạ quang nội và sự phá hủy các loại vật liệu di truyền. Theo những cơ chế ngừng hoạt động sẽ gây ra một số phản ứng trong các tế bào vi khuẩn, chẳng hạn như lipid peroxidation của các đa axit béo không bão hòa hay oxy hóa axit amin và DNA.
Mặc dù, trong luồng plasma lạnh có thành phần của tia cực tím, nhưng theo một số nghiên cứu, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng bức xạ tia cực tím do plasma lạnh tạo ra sẽ không đóng vai trò quan trọng trong việc khử hoạt tính của vi sinh vật.
Thay vào đó, tế bào vi khuẩn bị chết do tác nhân chính là các hoạt chất được tạo ra từ luồng plasma lạnh như O, O2, O3, OH, NO, NO2. Chúng tác động oxy hóa lên trên bề mặt bên ngoài của những tế bào vi sinh vật. Nhờ đó mà quá trình chọn lọc dễ dàng.
Ứng dụng plasma trong ngành thực phẩm
Hy vọng từ các ứng dụng của plasma ở trên, bạn sẽ thấy được rằng ngày càng nhiều nghiên cứu thành công. Các chất bị ion hóa mạnh có thể phát huy được công dụng của mình trong những công việc ở đời sống của chúng ta.
