Desenvolvimento e aplicação de um equipamento gerador de jato de plasma frio à pressão atmosférica para tratamento de materiais

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: ROGÉRIO JÚNIOR, Lúcio
• Orientador(a): GELAMO, Rogério Valentim
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Triângulo Mineiro
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Mestrado Profissional em Inovação Tecnológica
• Departamento: Instituto de Ciências Tecnológicas e Exatas - ICTE::Programa de Mestrado Profissional em Inovação Tecnológica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Gerador de plasma.; Jato de plasma.; APPJ.; Plasma DBD.; Plasma atmosférico.; Modificações de materiais com plasma.; Plasma generator.; Plasma jet.; DBD plasma.; Atmospheric plasma.; Materials modifications with plasma.
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DOS FLUIDOS, FISICA DE PLASMAS E DESCARGAS ELETRICAS::FISICA DE PLASMAS E DESCARGAS ELETRICAS
• Link de acesso: http://bdtd.uftm.edu.br/handle/123456789/1334

Inúmeros estudos têm sido realizados com a intenção de produzir mudanças em superfícies de diversos materiais, provocando alterações físico-químicas, através do plasma, e consequentemente melhorando o desempenho destes. Os processos de produção de plasma a baixas pressões são os mais utilizados, porém apresentam algumas desvantagens significativas, como o alto custo de alguns equipamentos de vácuo e limitações na utilização em certos materiais. Novas técnicas capazes de produzir um jato de plasma frio a pressão atmosférica (APPJ) foram desenvolvidas, possibilitando gerar modificações superficiais em pontos específicos, além de permitir a utilização em materiais sensíveis a temperatura. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a construção de um equipamento de baixo custo, capaz de produzir um jato de plasma frio à pressão atmosférica, sendo composto por um módulo eletrônico microcontrolado, responsável por gerar um sinal de alta tensão, possibilitando ao usuário ajustar parâmetros e monitorar grandezas através de uma interface gráfica. Outras partes como um suporte de fixação, um injetor de plasma, um regulador de fluxo e um dispositivo porta amostras, compõem o conjunto de componentes principais da máquina. Através deste equipamento foi possível gerar jatos de plasma utilizando gases argônio e hélio, alterando sua intensidade e extensão através da variação de parâmetros disponíveis ao usuário, como tensão, frequência e largura de pulso do sinal aplicado a bobina de ignição, vazão de gás e a distância entre o injetor e a base de amostras. Na segunda etapa deste trabalho, amostras de PVC e cobre foram submetidas ao plasma atmosférico em temperaturas próximas a ambiente, sendo caracterizadas através da microscopia de força atômica (AFM), espectrometria infravermelha por transformada de Fourier (FTIR) e medição de ângulo de contato. Foi possível concluir que o APPJ foi capaz de produzir modificações superficiais nos materiais, tais como o aumento da rugosidade média de 3,5nm para 17,5nm no cobre, e no PVC de 5,3nm para 48,8nm, bem como modificações em ligações químicas e também nas propriedades que mensuram adesão de água, alterando o cobre de hidrofílico para hidrofóbico e deixando o PVC menos hidrofóbico.