Le traitement de surface par plasma offre un fort
vecteur de compétitivité pour l'industrie, et répond
aux exigences du développement durable

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La technologie de traitement par plasma

Qu'appelle-t-on un plasma ?

Un plasma est un gaz ionisé composé d'électrons, de particules ioniques chargées positivement ou négativement, d'atomes neutres et de molécules.

L'ensemble est électriquement neutre.

état gazeux vers état plasma

Les plasmas sont souvent assimilés au quatrième état de la matière, plus actif que les états solides, liquide ou gaz.

On distingue deux catégories de plasmas selon le degré d'ionisation du gaz, à partir duquel est élaboré le plasma :

Comment obtient-on un plasma ?

On obtient un plasma en apportant de l'énergie à un gaz, généralement en le soumettant à des champs électro-magnétiques.

Le champ électrique accélère les électrons libres contenus initialement dans le gaz. Les collisions entre ces électrons et les molécules de gaz provoquent l'ionisation de ces molécules en leur arrachant des électrons situés sur les couches électroniques périphériques.

processus d'obtention d'un plasma

Le gaz devient ainsi un plasma, en passant d'un état d'isolant électrique à un état de conducteur du fait de la production d'espèces chargées résultant de ce processus.

Les plasmas dans la nature

Les plasmas sont très présents à l'état naturel : notre univers en est composé à 99%.

A titre d'exemple : les étoiles, le milieu interstellaire et l'ionosphère terrestre sont des plasmas.

nébuleuse, étoile, éclairs

Plasmas industriels : les traitements par plasma

Traitement de surface par plasma

Dans l'industrie, on fait appel aux traitements plasma pour l'amélioration et le contrôle fin des propriétés de surface des matériaux : revêtement, nettoyage, activation, gravure ...

Lorsqu'une pièce est au contact d'un plasma, un film se forme à sa surface. Les molécules présentes dans la phase gazeuse conditionnent la nature du film formé.

Les procédés plasmas sont des hautes technologies industrielles qui permettent le traitement de surface à haute performance et à haute valeur ajoutée de tous types de matériaux : métaux, plastiques et élastomères, verres, céramiques, composites, textiles, etc.


> La PACVD (Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition)

La PACVD utilise l'énergie d'un plasma pour transformer un gaz précurseur* initialement inerte en un gaz réactif contenant un certain nombre d'espèces réactives neutres ou chargées. Ce sont ces espèces réactives qui donnent lieu à la formation d'un dépôt solide lorsqu'elles entrent en contact avec la surface à traiter.

principe PACVD

* le gaz précurseur contient l'élément chimique à déposer.


> La PAPVD (Plasma Assisted Physical Vapor Deposition)

La PAPVD consiste à accélérer les ions formés dans un plasma à l'aide d'un champ électrique imposé vers une cible de matière constituée du matériau que l'on souhaite déposer sur la surface à traiter (ou substrat). L'énergie des ions bombardant permet ainsi de détacher et éjecter la matière contenue dans la cible afin qu'elle aille se déposer vers la pièce à traiter.

principe PAPVD

> Exemples d'applications

Métallurgie / Mécanique

Optique

Energie solaire

Innovation agro-alimentaire


Traitement des gaz par plasma

On utilise les plasmas pour la dépollution atmosphérique et la synthèse de gaz spécifiques comme, par exemple, la synthèse de l'ozone utilisé pour l'épuration des eaux.

Le procédé consiste à générer un plasma gazeux spécifique grâce à un apport d'énergie électrique afin d'y introduire un composé que l'on souhaite transformer.

Pour cela il faut que les propriétés du plasma lui-même permettent, avec une grande précision, les transformations physiques et/ou chimiques souhaitées du composé en question. Après transformation, le produit est récupéré en post-traitement plasma puis transporté par une voie physique adaptée, de manière à ne pas altérer ses nouvelles propriétés.

Exemples d'applications

Chimie en phase plasma :

Destruction d'éléments nocifs :