Aktivierung und Beschichtung von Partikeln durch Atmosphärendruck-Plasmen

Die Modifizierung von Partikeloberflächen lösst sich einsetzen um die Verarbeitung von pulverförmigen Rohstoffen zu verändern, aber auch um neuartige Materialeigenschaften zu entwickeln. Die Verf.berichten über aktuelle Arbeiten am Fraunhofer-Institut für (IFAM) zur plasmachemischen Funktionalisierung von organischen, anorganischen und metallischen Partikeloberflächen mittels Atmopshärendruck-Plasmajets. Bei den organischen Partikeln lag der Schwerpunkt auf der Reinigung und Aktivierung der Partikel durch Erzeugung von funktionellen, meist sauerstoffhaltigen Gruppen an den Partikeloberflächen. Exemplarisch wird auf die Behandlung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT) eingegangen, wobei die physikalischen Eigenschaften kommerziell erhältlicher, mehrwandiger CNTs untersucht und vor und nach Plasmabehandlung charakterisiert werden. Es gelang dabei, Prozesse zur strukturerhaltende Funktionalisierungen von CNTs zu entwickeln. Die Bildung von sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen unter Verwendung von Druckluft oder Sauerstoff als Prozessgas setzt primär an Defektstellen der CNTs an. Durch die Plasmabehandlung konnten die Benetzungs- und Dispergierungseigenschaften der CNTs deutlich verbessert werden, ohne eine vermehrte Bildung von Defekten in Kauf nehmen zu müssen.

Modification of particle surfaces is used not only to induce variations in processing properties of powdered raw materials but also to design entirely new material properties. The authors report about recent project work at Fraunhofer institute IFAM on functionalization of organic, inorganic and metallic particle surfaces by atmospheric pressure plasma jets. For organic particles the work focussed on surface cleaning and surface activation by generation of oxygen-containing functional groups. Special attention was given to the treatment of carbon nanotubes (CNTs) with in-depth characterization of physical properties before and after plasma activation. Using pressurized air or oxygen as process gas atmospheres it was possible to implement structure-retaining processes while selectively introducing oxygen-containing surface functional groups at initial structural CNT defects. Thus, plasma treatment may be used to substantially improve wetting and dispersing properties of CNTs without trading functionalization for increased generation of structural defects.