Studium atmosférických výbojů v plazmochemických aplikacích

Mgr. Petr Jelínek, Ph.D.

Doctoral thesis

Study of the atmospheric pressure plasma discharges for plasmachemical applications

Abstract:

Tato dizertační práce se věnuje studiu atmosférických výbojů v plazmochemických aplikacích. V první řadě je studována plazmová tryska založená na klouzavém obloukovém výboji hořícím za atmosférického tlaku ve vzduchu. Tato tryska byla v týmu autora využívána pro úpravu povrchových vlastností polypropylenu, zejména s ohledem na tvorbu pevných lepených spojů. Pro lepší orientaci ve výsledcích a pro vyzdvihnutí motivace tohoto výzkumu je zkoumaná problematika nejdříve podrobněji obecně popsána. Na tento popis navazuje vlastní výzkum autora práce, který spočíval ve třech hlavních oblastech -- numerické simulace proudění plynu v trysce, výzkum chování plazmové kanálu pomocí ultrarychlé kamery a analýza výboje pomocí optické emisní spektroskopie. V další částí této práce je zkoumán dielektrický bariérový výboj využívaný v týmu autora pro přípravu plazmových polymerů bohatých na karboxylové skupiny. V práci samotné je podrobně popsán 3D numerický model vyvinutý autorem. Tento model byl použit pro pochopení proudění plynu v depozičním reaktoru, respektive k návrhu optimalizovaného přívodu plynu, který napomáhá k depozici vrstev s uniformní tloušťkou.

Abstract:

This PhD thesis studies atmospheric pressure plasma discharges intended for plasma chemical applications. Firstly, it focuses on a plasma jet based on an atmospheric pressure gliding arc operating in air. This plasma source was used for modifying surface properties of polypropylene to improve its properties in bonding applications. This work initially formulates the motivation for the research and thoroughly reviews the various aspects of adhesion improvement by plasma. The author’s contribution to the field is a study of the gliding arc discharge and plasma-surface interaction mechanism by numerical simulation of gas flow dynamics, high speed video imaging and optical emission spectroscopy. The second plasma source investigated is a dielectric barrier discharge which was used in the author’s group for deposition of carboxyl-rich polymers. The author contributed to better understanding of the plasma polymerization process by creating a 3D numerical model of the gas flow in the deposition chamber. This model facilitated better understanding of flow patterns in the coating chamber and was also utilized for designing a better gas supply, ensuring better uniformity of the coating.

Keywords

plasma physics, atmospheric pressure plasma, polypropylene, adhesion, numerical simulation, fyzika plazmatu, v\ýboje za atmosf\érického tlaku, adheze, numerick\é simulace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 2. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 30. 9. 2020
• Supervisor: doc. Mgr. Lenka Zajíčková, Ph.D.
• Reader: prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc., doc. RNDr. Anna Zahoranová, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Physics / Plasma Physics