Keramikelektroden für Atmosphärendruck-Plasmageräte

Bei der Erzeugung dielektrisch behinderter Entladungen (DBD Plasmen) werden hochwertige elektrische Isolatoren aus meist keramischen Werkstoffen benötigt. Diese Isolatoren bilden zusammen mit einer elektrisch leitfähigen Komponente die Plasmaelektrode. Eine intakte Plasmaelektrode ist für den sicheren Betrieb eines Plasmagerätes stets notwendig.

Aus diesem Grund wird in diesem Forschungsprojekt ein mehrstufiges Spritzgussverfahren für die Herstellung keramischer Verbundelektroden aus nicht-leitfähigem Titandioxid (TiO2) und leitfähigem Titansuboxid (TinOn-1) und deren Einfluss auf das Plasma untersucht. Das Spritzgussverfahren ist ein hochwertiges Herstellungsverfahren, welches gleichbleibend hohe Qualität sichert. Zudem sind durch das Spritzgussverfahren verschiedene neuartige Elektrodenformen möglich. Die Verwendung ähnlicher Werkstoffe für die elektrisch leitfähige und Isolator Komponente soll zudem die Langlebigkeit der Elektrode und damit auch die Betriebssicherheit der Plasmageräte zukünftig verbessern.

Sowohl die Materialeigenschaften, wie auch die Geometrie der Komponenten, beeinflussen die Wirkweise des Plasmas. Titandioxid weist eine sehr hohe Permittivität auf, also die Fähigkeit elektrische Felder zu transportieren, welche besonders Auswirkung auf das Plasma hat. Diese Eigenschaft ermöglicht zusätzlich neue Geometrien und Anordnungen, um individuelle Plasmaelektroden für spezifische Anwendungen zu entwickeln.

In diesem Projekt wird deshalb eine vielseitig einsetzbare Demonstrator Elektrode in verschiedenen Anwendungsbereichen auf seine Wirksamkeit geprüft. Die möglichen Anwendungsbereiche der Elektrode reichen von der Plasma Luftreinigung von Mikroorganismen und Keimen, Oberflächendesinfektion bis hin zur Behandlung von Oberflächen zur Verbesserung der Hafteigenschaften von Materialien.

Das Projekt findet in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS), wie auch mit 12 ausgewählten Industriepartnern statt.