Institut für Plasmaforschung der Universität Stuttgart

Die Plasmaphysik befasst sich mit der Erforschung und Anwendung von ionisierten Gasen. Am Institut für Plasmaforschung (IPF) der Universität Stuttgart werden unterschiedlichste Arten von Plasmen untersucht, angefangen von Plasmen zur Behandlung von Oberflächen für technische Anwendungen bis hin zu Fusionsplasmen zur Erzeugung der umweltschonenden Energie der Zukunft. Die Abteilung Plasmatechnologie des IPF beschäftigt sich mit Plasmen sowohl im Niederdruck als auch bei Atmosphärendruck, die durch Mikrowellen bei 2,45 GHz erzeugt werden. Die Niederdruck-Mikrowellenplasmen eignen sich hervorragend zur gezielten Behandlung oder Beschichtung von Oberflächen unterschiedlichster Art. Durch ihren geringen Energieeintrag sind sie besonders geeignet für die Behandlung von temperaturempfindlichen Materialien.

Typische Anwendungsgebiete der Niederdruck-Mikrowellenplasmen sinddie gezielte Einstellung der Oberflächeneigenschaften verschiedenster Materialien (z. B. Hydrophobie bzw. Hydrophilie, d. h. die Oberflächenenergie kann gezielt, auch lokal unterschiedlich, eingestellt werden),die Abscheidung von funktionellen Schichten, insbesondere Barriereschichten (Gasdiffusionsbarrieren, elektrische Isolationsbarrieren, Easy-to-Clean-Schichten, …), die Reinigung von Oberflächen, insbesondere von organischen Rückständen, speziell für Anwendungen in der Medizintechnik, und die Entkeimung, besonders für Anwendungen im Bereich der Abfüllung und Verpackung von Lebensmitteln sowie im medizinischen Sektor und in der Pharmazie.

Die Plasmaentkeimung zeichnet sich durch ihre große Effizienz aus: So ist es möglich, Mikroorganismen in weniger als einer Sekunde um mehr als vier bis fünf Größenordnungen zu inaktivieren. Dabei kommen keine gefährlichen oder gar toxischen Stoffe zum Einsatz, und auch eine Nachbehandlung wie bei nasschemischen Verfahren ist nicht erforderlich. Die Wirksamkeit der Plasmaentkeimung konnte sowohl im Niederdruck als auch bei Atmosphärendruck erfolgreich demonstriert werden.

Eine bei Atmosphärendruck arbeitende, miniaturisierte Plasmaquelle befindet sich derzeit in der Entwicklungsphase. Sie ist speziell für medizinische Anwendungen konzipiert, so z. B. zur gezielten Behandlung von schlecht heilenden, offenen Wunden, wobei die im Plasma gebildeten Radikale die Wundheilung fördern und im Zusammenwirken mit dem UV-Licht des Plasmas antimikrobiell wirken. Im Gegensatz zum kalten Plasma dieses Mikrobrenners werden im Plasma des sogenannten Atmospheric Plasma System (APS) Temperaturen von einigen tausend Grad Celsius erzielt. Diese Art von Atmosphärendruck-Plasmaquelle wurde speziell für die Reinigung von fluor- und chlorkohlenwasserstoffhaltigen Abgasen entwickelt.