Il Plasma: caratteristiche e utilizzo

Il plasma è un gas ionizzato, costituito da elettroni, ioni e particelle neutre. Nel suo complesso ha carica elettrica totale nulla. Nel gas sono quindi presenti cariche elettriche libere di muoversi e di generare corrente, campi elettrici e magnetici.

Si forma per riscaldamento a temperature sufficientemente alte.

Si calcola che oltre il 95 % della materia nell’Universo si trovi nello stato di plasma. Da questo punto di vista, l’ambiente terrestre rappresenta un’eccezione.

Dal momento che esso conduce corrente, risponde a campi magnetici ed elettrici e può essere una sorgente di radiazione, viene usato in numerose applicazioni

TIPI DI PLASMA

Esistono due famiglie di plasmi: plasmi caldi e plasmi freddi, in funzione della temperatura che le specie pesanti raggiungono:

  • Nei plasmi caldi le specie pesanti hanno mediamente la stessa temperatura delle particelle leggere (dai 10.000 °C) ed il plasma può considerarsi in equilibrio termico.
  • Nei plasmi freddi invece il gas non è in equilibrio termico, ovvero le particelle pesanti hanno temperature anche notevolmente inferiori (attorno ai 500-800°C) relativamente alla temperatura elettronica.

Le diverse temperature e condizioni raggiunte dalle due diverse famiglie, condizionano la tipologia di applicazioni a cui sono destinate.

TIPI DI IMPIEGO

Le principali applicazioni nel settore del plasma caldo sono la saldatura, il thermal spray ed il taglio di materiali metallici.

Il plasma caldo infatti si ottiene realizzando una scarica ad arco in gas sottoposto a campi elettrici di varia frequenza. Il fascio di gas ionizzato ad altissima temperatura così ottenuto è in grado di rimuovere, fondere o modificare termicamente un materiale. Il “fascio di plasma” può essere paragonato ad un utensile, facilmente controllabile, non direttamente in contatto con la superficie in lavorazione e non usurabile.

Le principali applicazioni del plasma freddo riguardano quei processi termici, che richiedono una trasformazione selettiva e limitata dei materiali (fusione selettiva, trattamenti termici, trasformazioni strutturali, etc.) e l’attivazione di reazioni e trasformazioni fisiche e chimiche.