




Плазма – четвертое состояние вещества. Впервые оно было открыто У. Круксом в 1879.
В курсе элементарной физики описываются три основных агрегатных состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное.
В твердом состоянии атомы (молекулы) расположены близко друг к другу, обычно в узлах кристаллической решетки и имеют крайне низкую подвижность.
При увеличении внутренней энергии вещество переходит в жидкое состояние, при котором сохраняется объем, но не сохраняется форма вещества. Атомы (молекулы) вещества при этом имеют гораздо большую подвижность.
При дальнейшем увеличении внутренней энергии, вещество переходит в газообразное состояние. Теперь оно не сохраняет ни форму, ни объём и заполняет всё доступное пространство, при этом атомы (молекулы) абсолютно не связаны между собой и движутся хаотически во всем занимаемом объеме.
Если увеличивать энергию дальше (например, с помощью нагрева), то разрываются атомные связи, и положительные ионы вместе с электронами образуют смесь ионизированного газа, которую и называют плазмой.
Самый простой пример плазмы – это наше Солнце. Интересно, что плазма наиболее распространенное состояние вещества Вселенной, так как из нее состоят все звезды и большая часть межзвездного газа.
Температура плазмы, как и любого вещества, определяется средней энергией составляющих ее частиц, при этом плазму можно представить в виде двух разновидностей: равновесной и неравновесной.
В равновесной плазме энергия всех частиц примерно одинаковая и составляет тысячи и миллионы градусов. Именно равновесная плазма возникает при нагреве вещества до сверхвысоких температур.
Замечательным фактом, однако, является то, что для ионизации газа вовсе необязательно нагревать его до тысячи градусов. Разрушить атомные связи можно, например, сильным электромагнитным полем. При этом тяжелые ионы вещества не получают значительную энергию, поэтому общая температура плазмы может составлять всего несколько десятков градусов по Цельсию. Если энергия легких электронов и тяжелых ионов значительно отличается друг от друга, то такую плазму называют неравновесной. Вся низкотемпературная плазма является неравновесной.
Низкотемпературная плазма известна давно, и мы достаточно часто сталкиваемся с ней в повседневной жизни. Низкотемпературная плазма используется, например, в неоновых лампах и плазменных телевизорах.
Совсем недавно низкотемпературная плазма нашла новое применение в медицине, дезинфекции, производстве продуктов питания и очистке воды. Оказывается, коктейль из активных частиц плазмы обладает ярко выраженным антибактериальным эффектом. Кроме этого, плазма может ускорять многие химические реакции.
Однако здесь ученые и инженеры столкнулись со значительными трудностями. Использовать плазму в лампах и плазменных панелях было значительно проще, чем применять ее к биологическим объектам. Дело в том, что при работе с живыми тканями предъявляются жесткие требования к температуре (не более 30-45 ºС) и плотности (эффект достигается только при использовании достаточно плотной струи газа). Легко получить низкотемпературную плазму малой плотности или плотную плазму с температурой в несколько сотен градусов (как при плазменной сварке), но очень трудно контролировать оба параметра одновременно.
В следующих статьях Вы можете узнать, о том, как холодная плазма применяется
Инновационная медицина
Биологическая безопасность
Плазма представляет собой четвертое состояние вещества и состоит из частично ионизированного газа, содержащего активные радикалы (О3, NO, OH-, h3O2, атомарный кислород).
Последние исследования выявили, что низкотемпературная плазма эффективно инактивирует микроорганизмы на живых тканях, ускоряет сворачиваемость крови, деление клеток и заживление ран. Наибольший интересен представляет именно избирательность действия плазмы.
Холодная плазма приводит к обратимому снижению клеточной адгезии, временному повышению проницаемости клеточной мембраны и стимуляции клеточного деления. При этом воздействие даже низких доз низкотемпературной плазмы достаточно для полного уничтожения бактериальных клеток. Селективность воздействия плазмы на клетки млекопитающих и бактерий связана с различиями на уровне клеточного метаболизма и более высокой организацией структуры клеток, что значительно лучше защищает их от воздействия внешних факторов.
Еще в 1970 году Робсоном и соавт. было установлено, что присутствие β-гемолитических стрептококков, золотистого стафилококка и синегнойной палочки или наличие более 4 видов бактерий достаточно для того, чтобы значительно нарушить процесс заживления раны. Так, например, при наличии хронического раневого процесса все чаще выявляются такие патогенные микроорганизмы, как золотистый стафилококк.
Многочисленные исследования по обработке низкотемпературной плазмой биологических тканей выявили не только выраженные эффекты заживления раны вследствие уменьшения бактериальной колонизации, но и прямое положительное воздействие на клетки кожи. Результаты промежуточного анализа первого рандомизированного общемирового клинического исследования с участием 150 пациентов в терапии хронических инфицированных ран низкотемпературной аргоновой плазмой (в качестве вспомогательной терапии) показали следующее. При ежедневном воздействии плазмы от 2 до 5 минут за 291 сеанс у 36 пациентов с наличием таких патогенных микроорганизмов, как метициллинрезистентный золотистый стафилококк, произошло значительное снижение популяции бактерий (34 %, p < 10–6) и заживление раневой поверхности по сравнению с контрольной группой пациентов. При этом не наблюдалось проявления каких-либо побочных эффектов, проводимая терапия хорошо переносилась пациентами. Дополнительным фактором, ускоряющим заживление раневой поверхности, является повышение концентрации оксида азота NO, который образуется в плазменном потоке.
Колонизация кожных покровов факультативными паразитами может также запускать целый ряд патологических процессов, включая атопический дерматит. С целью верификации наблюдаемого эффекта, пациентам с выраженным кожным поражением золотистым стафилококком была в течение 3-х минут проведена терапия низкотемпературной плазмой, что привело к селективному уничтожению данного патогена, тогда как нормальная микрофлора кожных покровов осталась неповрежденной. Мертенс с соавт. также продемонстрировали более чем 10-кратное снижение в течение 2-х дней содержания золотистого стафилококка у пациентов с атопическим дерматитом. Кроме того, в последующие нескольких часов наблюдались выраженное уменьшение эритемы и противозудный эффект. Все это открывает новые возможности в терапии целого ряда кожных заболеваний и состояний, сопровождающихся кожным зудом.
В 2005 году управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA USA) лицензировала технологию регенерации кожных покровов под воздействием плазмы (PSR-технология, plasma skin regeneration technology) для омоложения кожи и уменьшения числа морщин. Методика применяется как самостоятельно, так и в сочетании с другими эстетическими процедурами в области косметологии. Исследования показали, что холодная плазма успешно лечит запущенные формы акне, розацеи, дерматита, кератоза и грибка ногтей. Кожа разглаживается, значительно омолаживается, лучше воспринимает косметические средства.
Недавние исследования как in vitro, так и на моделях животных in vivo свидетельствуют о том, что холодная плазма ускорят процесс коагуляции (свертывания) крови. После воздействия плазмы происходят значительные изменения в составе белков и факторов свертывания крови даже у пациентов, получавших антикоагулянтную терапию и страдающих гемофилией. В настоящий момент нет окончательного понимания конкретных биохимических механизмов, вовлеченных в процесс ускоренной коагуляции. Тем не менее достоверно доказано, что плазма запускает естественный, то есть нетепловой механизм свертывания крови. Подобный механизм может быть использован в бесшовной биосварке хирургических ран. Так, например, израильская компания IonMed разработала прибор BioWeld1, который позволяет врачам запечатывать края ран и надрезов без хирургических швов или скоб, минимизируя образование шрамов и риск занесения инфекции. Кроме этого благодаря ярко выраженному антимикробному действию холодная плазма может эффективно использоваться для стерилизации хирургического инструмента и ликвидации гнойных поражений.
В стоматологии холодная плазма имеет два перспективных направления.
Первое направление – лечение гингивитов и пародонтитов. Нашими партнёрами уже была опробована неинвазивная обработка холодной плазмой на хроническом гингивите. После первого сеанса кровотечение десны прекратилось, ткани и региональный кровоток в тканях был нормализован. Использование холодной плазмы вместо хирургического вмешательства при обобщенном пародонтите (paradontitis), показало, что нормализация клинических и цитологических значений происходит к 7-му дню в экспериментальной группе. В контрольной группе это происходило только на 14-й день.
Второе направление – пломбирование. При использовании холодной плазмы подготовка зубного канала к пломбированию занимает не более 30 секунд. Пациент ощущает только слабый холодок – и никаких болезненных ощущений. Плазменная струя дезинфицирует обрабатываемую поверхность, убивая все бактерии в кариозной полости, обеспечивая ее стерильность. Важнейшим фактором применения холодной плазмы можно считать изменение свойств зубной ткани, улучшается сцепление (адгезия) с пломбирующими материалами; пломбы делаются многократно долговечнее, чем при традиционной подготовке к пломбированию методом сверления бормашиной. Применение холодной плазмы в пломбировании не только увеличивает срок эксплуатации пломб, но и позволяет дольше сохранить зубы – ведь после нескольких пломбирований зубы пришлось бы удалять.
Специалистами НПЦ «Плазма» совместно с РНИМУ им. Н.И.Пирогова был разработан и сертифицирован инновационный медицинский прибор «Гелиос», работающий на технологии холодной плазмы. Клинические исследования в РНИМУ им. Пирогова и Института Иммунологии ФМБА России показали высочайшую эффективность прибора как в лечении бактериальных, вирусных и грибковых поражений, так и в косметологи (омолаживание кожи и разглаживание морщин).
Узнать больше о медицинском приборе «Гелиос»
Как работает холодная плазма: от полимеров до устранения запахов
Вы удивитесь, но самая активно развивающаяся технология сегодня по числу готовых решений вовсе не искусственный интеллект. Холодная плазма получила десятки работающих приложений в мебельной, текстильной, пищевой промышленности, строительстве, медицине, микроэлектронике. Исследования наших партнеров демонстрируют ее высокую эффективность для решения задач по устранению неприятных запахов, обработки полимеров, экстракции полезных веществ, повышения водостойкости силикагеля и многих других.
Мы привыкли считать, что самое интересное в плане инноваций происходит в области IT: искусственный интеллект, блокчейн, самонаводящиеся роботы, умные пылесосы и соковыжималки. На самом деле, химия также не перестает удивлять, и не только в вопросе поиска новых вкусов для газировки. Химические технологии переворачивают обыденный мир вещей здесь и сейчас. Сегодня мы поговорим об одном из таких направлений — технологиях холодной или низкотемпературной плазмы, которые используются для решения большого числа прикладных задач от производства стерильной пищевой упаковки до активации печатных плат перед нанесением покрытий в микроэлектронике. Пытливые умы найдут в нашем материале массу полезных идей для организации стартапов.Спектр практического использования холодной плазмы чрезвычайно широк:
1. Пищевая промышленность и сельское хозяйство:
Обеззараживание и дезинфекция поверхностей.
Производство мяса и других пищевых продуктов с пролонгированным сроком хранения.
Производство безопасной и стерильной упаковки продуктов.
Повышение эффективности удобрений и урожайности сельскохозяйственных культур.
2. Биомедицина и косметология:
Эффективная дезинфекция поверхностей, оборудования и инструментов.
Лечение ран и кожных поражений.
Относительно недавно появились научные работы, в которых рассматриваются варианты использования низкотемпературной плазмы для лечения и протезирования зубов, применения методов на ее основе в онкологии.3. Промышленное производство:
Активация поверхностей (в микроэлектронике, например, печатных плат).
Очистка промышленных выбросов и стоков.
Обработка компонентов бетонных смесей с целью повышения их гидрофильности для создания гомогенных растворов.
Улучшение адгезии чернил к сложным поверхностям при печати.
Обработка плазмой порошковых материалов.
Обработка текстиля для улучшения процессов окрашивания, склеивания и печати (плазма эффективно заменяет традиционные растворители).
В действительности промышленных приложений низкотемпературной плазмы намного больше. О некоторых из них расскажем подробней.
Инжиниринговый химико-технологический центр совместно со своим партнером технологической компанией «Плазматика» (г. Томск) предлагает услуги по разработке и внедрению высокотехнологичных решений производственных задач с использованием низкотемпературной плазмы атмосферного давления. Этот вариант не требует сложного и дорогостоящего оборудования для создания и поддержания разряда. Обработка различных материалов атмосферной плазмой легко встраивается в производственные процессы.
Технология применяется в пищевой промышленности для обеззараживания продуктов, дезактивации вредных ферментов, выведения токсинов, улучшения свойств пищевой упаковки, оптимизации расходов воды.
Исследования подтвердили эффективность использования плазмы для существенного ослабления или устранения запахов. На основе этих работ был разработан прототип прибора, генерирующего озон и окислы азота из атмосферного воздуха в плазме барьерного разряда, который успешно устраняет запахи табака в воздухе и на одежде, пота на одежде и обуви, рыбы и лука на кухонных принадлежностях, мочи домашних животных.
При контакте плазмы с загрязненным воздухом в закрытом помещении (например, с аллергенами) проявляется очень мощный обеззараживающий эффект. Британские ученые из университета Ливерпуля разработали прибор для дома на основе технологии низкотемпературной плазмы, который поможет облегчить жизнь аллергикам. Фактически, холодная плазма — это форма ионизированного газа.Вариантов применения холодной плазмы в промышленности масса. Технология не просто позволяет улучшать характеристики продукции, оптимизировать затраты энергии и времени, с ее помощью можно создавать уникальные, востребованные рынком товары и услуги.
ИХТЦ готов оказать научную, инжиниринговую поддержку для реализации высокотехнологичных решений задач бизнеса с использованием технологий холодной плазмы.
Если материал оказался для вас полезным - поддержите проект и поделитесь записью!
Вы можете задать любой интересующий вас вопрос, заполнив форму обратной связи, или по телефонам в разделе «Контакты». Будем рады сотрудничеству!Другие материалы:
Мы публикуем интересные новости о реальном секторе экономике и отвечаем на вопросы, возникающие у производственников. Подпишитесь и первым узнавайте об обновлениях:
Плазма - четвертое агрегатное состояние вещества, частично или полностью ионизированный газ, образованный из нейтральных атомов (или молекул) и заряженных частиц - ионов и электронов, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы.
В состоянии плазмы находится подавляющая часть вещества нашей Вселенной.
Холодная плазма - плазма с температурным режимом от единиц градусов Цельсия до сотен градусов Цельсия.
Беспотенциальная холодная плазма - это когда разряд обладает малой мощностью и большой силой тока и на обрабатываемой поверхности не создается электрического потенциала. К примеру во время сварки металла, за него можно держаться не опасаясь поражения электрическим током. Это свойство беспотенциальной плазмы дает возможность применять ее в микроэлектронике, сельском хозяйстве и медицине.
Плазма применяемая в холодно-плазменных установках это токопроводящий газ, образующийся в процессе возникновения электрических разрядов. Газ состоит из сильно ионизированных молекул, которые в свою очередь, в процессе отделения отрицательных электронов, образуют положительные ионы. Помимо электронов, ионов и основных молекул газа, плазма содержит нейтральные обломки молекул ( радикалы ), которые за счет своей неустойчивой структуры, химически очень реактивны. Эта химическая чувствительность используется во многих технологических процессах. Например, для предварительной допечатной обработки или перед склеиванием с помощью плазмы окисляется поверхность материала. Для этого применяется плазма, генерируемая в атмосферных условиях, с обычным воздухом в качестве рабочего газа.
Между металлическим стержневым электродом, находящимся под высоким напряжением и металлическим наружным электродом, не обладающим потенциалом, возникает контролируемый электрический разряд, переходящий в плазменное состояние. Образовавшаяся вследствие разряда плазма направляется на поверхность материала с помощью сжатого воздуха. Токовые нити разряда остаются в электроде.
На сегодняшний день плазменная технология Cooper&Hunter является самой передовой в мире. Низкотемпературная неравновесная газоразрядная плазма атмосферного воздуха содержит заряженные ионы и электроны, нейтральные атомы и молекулы частицы и некоторые активные продукты плазмохимических реакций, ультрафиолетовое излучение. Она способна окислять, микроорганизмы, разрушать оболочки и ДНК бактерий и вирусов. Система фильтрации “Холодная Плазма” в кондиционерах торговой марки Cooper&Hunter имеет уникальные преимущества:
Принцип работы “Холодная Плазма” в кондиционерах торговой марки Cooper&Hunter основан на взаимодействии нескольких электромагнитных контуров, конструктивное сочетание которых позволяет получить:
В результате рекомбинации этих ионов образуется гидроксидный ион (HO2-) или гидроксидная плазма. Эта активная частица вступает в реакцию с белком оболочки бактерий, вирусов и разрушает ее с образованием воды. Подобным образом разрушается структура химических соединений (толуола, ацетальдегидов, формальдегидов), запахов, аллергенов. При использовании “Холодной плазмы” в кондиционерах торговой марки Cooper&Hunter нет необходимости в других фильтрах.
07.12.2015 18:57:22
Обычные кондиционерные фильтры предназначены для очистки воздуха в комнате от стандпртных типов бытовых загрязнений таких ,как запахи, пыль, некоторых видов алергентов, излишков бытовой химии, некоторых видов приметивных бактерий и вирусов. Фильтры крепятся в специальные посадочные гнезда на фильтре предварительной очистки (префильтры) и в сочетании с ними улучшают качество, скорость очистки воздуха в помещении. Как правило, таких навесных фильтров тонкой очистки можно установить 1 или 2 штуки на выбор пользователя. Выбор необходимо проводить в зависимости от доминирующих видов загрязнения воздуха в помещении, где установлен кондиционер. Большинство фильтров требуют замены минимум один раз в сезон (1 раз в полгода), поэтому их еще называют «сменными». Однако есть фильтры, которые обладают самоочищающимися свойствами и могут прослужить в два раза дольше, при условии регулярного выполнения пользователем процедуры их регенерации. |
На сегодняшний день плазменная технология C&H является самой передовой в мире. Низкотемпературная неравновесная газоразрядная плазма атмосферного воздуха содержит заряженные (ионы и электроны), нейтральные (атомы и молекулы) частицы и некоторые активные продукты плазмохимических реакций, ультрафиолетовое излучение. Она способна окислять микроорганизмы, разрушать оболочки и ДНК бактерий и вирусов. Система фильтрации «Холодная плазма» имеет уникальные преимущества:
Эта активная частица вступает в реакцию с белком оболочки бактерий, вирусов и разрушает ее с образо- ванием воды. Подобным образом разрушается структура химических соединений (толуола, ацетальдегидов, формальдегида), запахов, аллергенов. При использовании «Холодной плазмы» нет необходимости в других фильтрах. |
Оборудование ТМ Cooper&Hunter – это, прежде всего, надежные кондиционеры, которые обладают выдающимися техническими характеристиками. Вы можете быть уверены, что при покупке продукции, вы получите не только энергосберегающий кондиционер, качественный увлажнитель и очиститель воздуха или любое другое высококлассное климатическое оборудование, но также и сочетание современного дизайна с высокими инновационными технологиями, которые будут актуальны в ближайшем будущем. Качество С&H обеспечивается 100% контролем комплектующих, тщательным соблюдением технологии сборки и обязательными испытаниями каждой модели. Каждый новый кондиционер, электрический конвектор, мойка воздуха или кулер проверяется перед тем, как попасть к потребителю. Продукция Cooper&Hunter — это гарантия экологической чистоты в вашем доме. В кондиционерах установлена «Холодная плазма» - это антибактериальный фильтр в кондиционере, который очищает воздух от всех видов бытовых загрязнений воздуха: запахов, аллергенов, пыли, вирусов и бактерий. Оборудование Cooper&Hunter - лидер в категории «надежность», - кондиционеры служат десятки лет, статистика отказов не более 2-х вышедших из строя на 1000 бесперебойно работающих систем. Климатическое оборудование: обогреватели, увлажнители, осушители, кондиционеры Cooper&Hunter купить можно только через профессиональные компании и салоны-магазины климатической техники с обученными консультантами и техническим персоналом. Установка кондиционеров производится только сертифицированными монтажниками. Сервисный центр Cooper&Hunter в столице и регионах, позволяет нашим пользователям быть уверенными в том, что приобретенное оборудование: сплит системы, вентиляционные установки, мультизональные системы, бытовые кондиционеры и коммерческие кондиционеры обеспечены гарантийной и сервисной поддержкой, полным комплектом запасных частей и расходных материалов (фильтры, картриджи, пульты и другие аксессуары). Качественные кондиционеры по лучшей цене с 2001 года привлекают внимание климатического рынка. Благодаря выверенной дилерской политике, которая формирует долгосрочные отношения с партнерами-профессионалами. Благодарные пользователи оборудования Cooper&Hunter на практике проверили и подтвердили ключевой слоган компании – «Cooper&Hunter -кондиционер, который не ломается!»