Forschungsfelder

Plasmatechnik

Das Wort "Plasma" stammt aus dem Griechischen und bedeutet „Gebilde“, aber auch "Geformtes". Es beschreibt ein Gemisch aus neutralen, positiv und negativ geladenen Partikeln. Innovative Anwendungen der Plasmatechnik finden sich heute in vielen Bereichen: Speichertechnik, Flat-Panel-Displays, Photovoltaik, Automobilindustrie, Elektronik, Glasbeschichtung, Optik, Dekoration, Medizin, u. v. m.

"Plasma" ist keine Erfindung des Menschen. Man findet es in den Sternen einschließlich der Sonne, im Schweif von Kometen, in Gewitterblitzen, und auch die Polarlichter sind Plasmaerscheinungen. Das Wort "Plasma" stammt aus dem Griechischen und bedeutet "Gebilde" oder "Geformtes": es beschreibt ein Gemisch aus neutralen, positiv und negativ geladenen Partikeln. Nebenbei: Zellfreie Blutflüssigkeit sowie ein grüner Halbedelstein, eine Jaspis-Art, haben auch die Bezeichnung "Plasma".

Die Plasmatechnik ist eine Schlüsseltechnologie mit ausgesprochenem Querschnittscharakter für viele Branchen, wie die Lampenherstellung oder die Mikroelektronik. Sie ist für die Prozess- und Verfahrenstechnik von wesentlicher Bedeutung und verfügt zudem über eine große Hebelwirkung. Die Anwendungen der Plasmatechnik betreffen fast alle industriellen Bereiche, sei es bei der Veredelung von technischen Oberflächen aus Kunststoffen und Metallen, der Reinigung von Gasen und Oberflächen, der Lichterzeugung, der Schaltung hoher Ströme oder der Entkeimung von Verpackungen. Die Beiträge zur Fusionsforschung werden hier nicht betrachtet.

Technische Plasmen finden heute mannigfaltige Einsatzmöglichkeiten in den unterschiedlichsten Bereichen der Produktion wie auch in Gebrauchsgegenständen des modernen Alltags. Entscheidend für ihre breit gefächerten Einsatzmöglichkeiten sind umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auf diesem jungen Gebiet der Technik. Aufgrund der aufwendigen Erzeugung von Plasmen, meist über elektrische Entladungen in evakuierten Glasapparaturen, sowie wegen der Komplexität der Plasmaerscheinungen war der Plasmaphysik lange Zeit eine exotische Nische beschieden. Das zunehmende Verständnis der Vorgänge in und um Plasmen hat nun aber eine Querschnittstechnologie par excellence hervorgebracht. Zu deren Hauptmerkmalen zählt der nachhaltige Einsatz von Rohstoffen und Energie, also die Ressourcenschonung – was der Umwelt, aber auch der Ökonomie entgegenkommt. Hohe Flexibilität und inhärente Sicherheit sind weitere Merkmale von Plasmaprozessen.

Plasma wird als vierter Aggregatzustand der Materie bezeichnet. Heizt man feste Materie auf, verwandelt sie sich typischerweise erst in eine Flüssigkeit, dann in ein Gas. Wenn dem Gas weiter Energie zugeführt wird, dann wird es elektrisch leitend, obwohl es nach außen hin mehr oder weniger neutral bleibt. Das liegt daran, dass sich Elektronen von den Atomen bzw. Molekülen des Gases lösen. In Plasmen liegt ein Gemisch von meist positiv geladenen Ionen, Elektronen und von Neutralteilchen vor. So genannte „nicht thermische Niedertemperatur-Plasmen“ (die extrem heißen Plasmen der Fusionsforschung bleiben hier außen vor) weisen eine ganz erstaunliche Eigenschaft auf: Während die Temperatur von Ionen und Neutralteilchen kaum einige 100 Grad Celsius beträgt, entspricht die Energie der Elektronen in solchen Plasmen einer Temperatur von einigen 10.000 Grad Celsius! Sie stellen daher hochreaktive Werkzeuge dar, die einen schonenden Einsatz ohne hohen Energieaufwand erlauben. Diese „heiße Kälte“ eröffnet ungeahnte Prozessmöglichkeiten und damit auch Marktchancen. Der besondere Zukunftswert der Plasmatechnik wird durch ihr ausgesprochenes Potenzial für energie- und umweltschonende Prozesse, die geringen Prozesstemperaturen, die Flexibilität, technologische Breitenwirksamkeit und ausgeprägte Umweltverträglichkeit bestimmt. Hierdurch ist die Plasmatechnik prädestiniert für nachhaltige Entwicklungen und eröffnet durch innovative Produkte und Verfahren neue unternehmerische Chancen. Dies gilt insbesondere für die innovationsorientierten kleinen und mittleren Unternehmen. Insofern wird die Plasmatechnik eine wesentliche Grundlage für die Schaffung von Arbeitsplätzen der Zukunft darstellen.

Hier finden Sie geförderte Verbünde aus dem Forschungsfeld "Plasmatechnik". Zu jedem Projekt ist eine PDF-Datei mit den wichtigsten Kurzinformationen und den Verbundpartnern hinterlegt.