شرکت دانشبنیان پلاسما فناور جم مستقر در مرکز رشد دانشگاه شهید بهشتی با تکیه بر بیش از یک دهه تجربه تحقیقاتی، موفق به طراحی و ساخت دستگاه ایرانی «کرونا پرینت» شده است؛ سامانهای مبتنی بر فناوری پلاسما که امکان اصلاح و فعالسازی سطوح را در ابعاد نانومتری فراهم میکند. این دستگاه با توان پردازش رولهایی تا سه متر و سرعتی تا ۴۰۰ متر بر دقیقه، میتواند خواص کلیدی سطوح پلیمری و فلزی را بهبود دهد؛ از جمله افزایش چسبندگی، رنگپذیری، آبدوستی و ایجاد گروههای فعال شیمیایی روی سطح. کاربرد این فناوری در حوزههایی مانند چاپ، بستهبندی، تولید کامپوزیت و اصلاح منسوجات، نمونهای از نقش فزاینده پلاسما در صنایع پیشرفته کشور است. توسعه این دستگاه میتواند نیاز صنایع داخلی به تجهیزات وارداتی در حوزه اصلاح سطح و فرآیندهای نانومقیاس را کاهش دهد.
دستگاه ایرانی پلاسمای سطح برای اصلاح نانومقیاس سطوح در صنایع چاپ و بستهبندی
نیاز روزافزون صنایع به کنترل خواص سطحی مواد، از چاپ و بستهبندی گرفته تا تولید قطعات پلیمری و کامپوزیتی، باعث شده فناوریهای اصلاح سطح به یکی از توانمندسازهای اصلی در صنایع پیشرفته تبدیل شوند. کیفیت چسبندگی جوهر، دوام پوششها، رفتار آبدوستی یا آبگریزی، سرعت رنگپذیری و حتی مقاومت الکترواستاتیکی مواد، همگی به شرایط سطحی سازههای پلیمری و فلزی وابستهاند. از سوی دیگر، صنایع کشور در سالهای اخیر با هزینههای سنگین واردات دستگاههای اصلاح سطح مواجه بودهاند؛ تجهیزاتی که بسیاری از آنها مبتنی بر فناوری پلاسما و در برخی موارد جزو تجهیزات راهبردی به شمار میروند. در چنین شرایطی، توسعه یک سامانه بومی که بتواند اصلاح سطح را با کیفیت بالا و در مقیاس صنعتی انجام دهد، بهعنوان یک نیاز فناورانه مطرح بوده است.
شرکت مهندسی «پلاسما فناور جم» که در مرکز رشد دانشگاه شهید بهشتی استقرار دارد، با استفاده از پشتوانه ۱۵ سال فعالیت آزمایشگاهی و حضور متخصصان حوزه پلاسما، موفق به طراحی و ساخت دستگاه ایرانی «کرونا پرینت» شده است؛ دستگاهی مبتنی بر فناوری پلاسما که برای اصلاح و فعالسازی سطح مواد مختلف و ایجاد تغییرات در ابعاد نانومتری طراحی شده است.
فناوری پلاسما و نقش آن در اصلاح سطح
پلاسما حالتی از ماده است که در آن گاز به صورت کامل یا جزئی یونیزه شده و شامل مولکولها، یونها و الکترونهای آزاد است. این محیط به دلیل وجود ذرات باردار، به میدانهای الکتریکی و مغناطیسی واکنش نشان میدهد و میتواند در اثر تحریک، ذرات پرانرژی تولید کند. برخورد این ذرات با سطح مواد سبب شکستن پیوندها، ایجاد رادیکالهای آزاد و فعال شدن سطح میشود، بدون آنکه ساختار توده ای ماده دستخوش تغییر شود. همین ویژگی باعث شده پلاسما به ابزاری کلیدی برای اصلاح سطح در صنایع نساجی، چاپ، بستهبندی، الکترونیک و ساخت کامپوزیتها تبدیل شود.
اصلاحات ایجادشده توسط پلاسما میتواند شامل افزایش انرژی سطحی، بهبود رطوبتپذیری، کاهش بارهای الکترواستاتیکی، افزایش چسبندگی، بهبود جذب مواد شیمیایی، افزایش کارایی پوششدهی و ایجاد ساختارهای نانومقیاس باشد. این اصلاحات، ویژگیهایی هستند که در بسیاری از صنایع، کیفیت محصول نهایی را تعیین میکنند.
ویژگیها و قابلیتهای دستگاه کرونا پرینت
دستگاه ایرانی کرونا پرینت به منظور انجام طیف وسیعی از پردازشهای سطحی طراحی شده است. این دستگاه با استفاده از الکترودهای سرامیکی، یک تخلیه الکتریکی پایدار و یکنواخت ایجاد میکند که امکان پردازش سطحی مواد مختلف از جمله پلیمرها، پلاستیکها و رولهای فلزی را فراهم میسازد.
یکی از ویژگیهای مهم این دستگاه، ایجاد تغییرات در مقیاس نانومتری روی سطح مواد است. در حین پردازش پلاسمایی، گروههای فعال مانند هیدروکسیل و اکسیژنی روی سطح باقی میمانند که منجر به افزایش انرژی سطحی و بهبود قابلیت پیوند رنگ، چسب و سایر پوششها میشود. این تغییرات خصوصاً برای صنایع چاپ و بستهبندی، که یکنواختی و دوام چسبندگی جوهر اهمیت بالایی دارد، حیاتی است.
این دستگاه توانایی پردازش رولهایی با عرض ۴۰ سانتیمتر تا ۳ متر و سرعت صفر تا ۴۰۰ متر بر دقیقه را دارد؛ ویژگیای که آن را مناسب واحدهای صنعتی بزرگ و خطوط تولید پرسرعت میسازد. علاوه بر این، کرونا پرینت قابلیت پردازش انواع فیلمهای پلیمری شامل PE، PP، PET، PVC، پلیکربنات، نایلون، و پلیاستایرن را داراست.
کاربردهای صنعتی و نقش نانوفناوری در عملکرد دستگاه
یکی از تمایزهای مهم این دستگاه نسبت به روشهای معمول اصلاح سطح، امکان ایجاد ساختارهای نانومقیاس و تغییرات کنترلشده در لایههای سطحی مواد است. ایجاد این تغییرات نانویی نهتنها موجب افزایش چسبندگی و رنگپذیری میشود، بلکه میتواند مسیرهای شیمیایی تازهای را برای پیوند و واکنش فراهم کند.
از کاربردهای کلیدی این دستگاه میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
-
افزایش چسبندگی و رنگپذیری: لایهنشانی جوهر یا چسب روی پلیمرها بهصورت یکنواخت و بادوام.
-
اصلاح سطوح پلیمری و منسوجات: بهبود ساختار سطحی برای افزایش آبدوستی یا کنترل نفوذپذیری.
-
بهبود خواص ضد الکتریسیته ساکن: جلوگیری از تجمع بارهای الکتریکی در مواد پلیمری.
-
بهینهسازی چسبندگی در تولید کامپوزیتها: ایجاد سایتهای فعال روی الیاف و تقویتکنندهها.
-
پلیمریزاسیون و رسوبگذاری: استفاده از پلاسما برای لایهنشانی نانومتری.
-
ایجاد ساختارهای نانو: فعالسازی سطح برای رشد یا اتصال نانوساختارها.
این کارکردها نشان میدهد که دستگاه کرونا پرینت نه تنها برای صنایع چاپ و بستهبندی، بلکه برای تولیدکنندگان کامپوزیت، کارخانههای نساجی و حتی صنایع پیشرفته نیازمند اصلاح سطح، کاربرد مستقیم دارد.
گامی در جهت خودکفایی و توسعه فناوری پلاسما در کشور
شرکت پلاسما فناور جم با تکیه بر دانش فنی بومی و نیروی انسانی متخصص، توانسته است سامانهای مقیاسپذیر و صنعتی را توسعه دهد که قابلیت رقابت با نمونههای خارجی را داراست. بومیسازی این فناوری میتواند وابستگی صنایع کلیدی کشور را به تجهیزات خارجی کاهش دهد و زمینه را برای توسعه فناوریهای مبتنی بر پلاسما و نانوفناوری در مقیاس صنعتی فراهم سازد.
به گفته مدیران این شرکت، هدف اصلی آنها توسعه فناوریهای پلاسما و ارائه راهکارهایی برای صنایع مختلف کشور است؛ راهکارهایی که بتوانند کیفیت محصولات را ارتقا داده و هزینههای تولید را کاهش دهند. توسعه دستگاه کرونا پرینت نمونهای از تبدیل تحقیقات دانشگاهی به محصول صنعتی است؛ محصولی که ظرفیت اثرگذاری مستقیم بر چندین صنعت مهم کشور را دارد.
