Powder surface treatment using plasma technology

Powder surface treatment using plasma technology, transformation into high value-added material

Plasma-based powder surface treatment technology, one of the cutting-edge technologies of modern industry, is in the spotlight. This technology focuses on transforming powder materials into high-functional materials by dramatically improving their performance and characteristics by treating the surface of the powder material with plasma. In particular, the plasma treatment device unveiled this time has been found to be able to implement various functions such as hydrophilicity, water repellency, and anti-oxidation by surface-treating various types of powder.

The plasma surface treatment method mainly consists of the following steps. First, the powder material is evenly placed in the treatment device. At this time, it is important to adjust the powder so that it is evenly distributed to maximize contact with the plasma. After that, high-frequency voltage is applied through the plasma generation device to generate plasma. During this process, electrons and ions collide with the surface of the powder, changing the chemical bonding of the surface.

The plasma treatment device is mainly composed of a reaction chamber, an electrode system, a gas supply device, and a vacuum system. The reaction chamber is a space where powder is contained and processed, and the internal pressure can be adjusted to optimize the plasma treatment conditions. The electrode system is a key component that generates plasma, and is generally composed of a high-frequency electrode and a ground electrode. When voltage is applied to the high-frequency electrode, plasma is generated between the electrodes, and this plasma processes the surface of the powder. The gas supply device supplies the gas required for the reaction into the chamber, and various gases (e.g., argon, oxygen, nitrogen, etc.) are used depending on the characteristics of the powder being processed. The vacuum system controls the pressure inside the reaction chamber to maintain an environment suitable for plasma generation.

In particular, surface discharge plasma is used to concentrate the plasma on the powder surface. Surface discharge plasma forms plasma locally on the powder surface, allowing energy to be concentrated and transferred only to the necessary parts. This allows the powder surface to be modified, and specific functionality (e.g., hydrophilicity, water repellency) can be imparted. The degree and characteristics of the surface modification can be adjusted as desired by controlling the plasma treatment conditions (pressure, gas type, power, etc.).

For example, the hydrophilicity of polyethylene plastic powder can be maximized through plasma treatment to make it well dispersed in water, and conversely, contact with water can be minimized through water repellent treatment on the surface. This can greatly open up possibilities in various application fields such as coating, pharmaceutical manufacturing, and environmental purification.

In addition, by treating functional powders such as antioxidants with plasma, the interaction of the powder with water can be controlled, thereby ensuring homogeneous dispersion. As a result, the plasma-treated antioxidants are better dispersed in water and maintain a stable suspension state, which can provide great advantages in the pharmaceutical and cosmetic fields.

Another example of plasma powder treatment technology is the result of treating alumina powder. Alumina powder that has undergone plasma hydrophilic treatment mixes well with other powders and maintains a stable suspension state. This characteristic can greatly contribute to the mixing and stability enhancement of advanced materials, and is expected to play an important role in electronic materials, battery materials, etc.

Currently, plasma treatment technology has high applicability in various industrial fields such as manufacturing high-functional plastics, thin film coating, and filter manufacturing, as well as pharmaceuticals, cosmetics, and secondary battery materials. In particular, plasma surface treatment technology can provide an innovative solution in processes that require homogeneous mixing or where physical stability is important.