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EL PLASMA. APLICACIONES

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on 16 November 2013

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EL PLASMA. APLICACIONES
PLASMAS EN LA TIERRA
En la Tierra, los plasmas no suelen existir en la naturaleza, salvo en los relámpagos, que son trayectorias estrechas a lo largo de las cuales las moléculas de aire están ionizadas aproximadamente en un 20%, y en algunas zonas de las llamas. Los electrones libres de un metal también pueden ser considerados como un plasma. La mayor parte del Universo está formado por materia en estado de plasma. La ionización está causada por las elevadas temperaturas, como ocurre en el Sol y las demás estrellas, o por la radiación, como sucede en los gases interestelares o en las capas superiores de la atmósfera (Ionosfera), donde produce el fenómeno denominado aurora (Aurora Boreal).
APLICACIONES TECNOLÓGICAS
• Iluminación por plasma.
• Esterilización por plasmas fríos.
• Cambios superficiales de materiales
• Microelectrónica
• Pantallas de plasma
• Motores iónicos para propulsión espacial
• Reactores de fusión termonuclear
• Fusión por confinamiento magnético
¿QUÉ ES EL PLASMA?
Es un estado de la materia, generalmente gaseoso, en el que algunos o todos los átomos o moléculas están disociados en forma de iones.

Los plasmas están constituidos por una mezcla de partículas neutras, iones positivos (átomos o moléculas que han perdido uno o más electrones) y electrones negativos.
Relámpagos
Aurora Boreal
Fuego
• Es la materia conocida más abundante en el universo (>99%) en el Sol, estrellas, nebulosas…

• Fácilmente detectable a distancia, todos los plasmas emiten luz.

• Los plasmas en la Tierra son mucho más escasos, y efímeros que sólidos, líquidos y gaseosos.

• “Cuarto estado de la materia.”
¿CÓMO GENERAR UN PLASMA?
Los plasmas pueden crearse aplicando un campo eléctrico a un gas a baja presión, como en los tubos fluorescentes o de neón. También puede crearse un plasma calentando un gas neutro hasta temperaturas muy altas. En general, las temperaturas son demasiado altas para aplicarlas externamente, por lo que se calienta el gas internamente inyectando en él iones o electrones de alta velocidad que pueden colisionar con las partículas de gas y aumentar su energía térmica. Los electrones del gas también pueden ser acelerados por campos eléctricos externos. Los iones procedentes de estos plasmas se emplean en la industria de semiconductores para grabar superficies y producir otras alteraciones en las propiedades de los materiales.
EXPERIMENTO
El zumo de las uvas está lleno de electrolito, rico en iones, que conduce la electricidad. Cada mitad de la uva actúa como una almacén de electrolito, conectadas por un fino y débil conductor, la piel. Las ondas microondas provocan que los iones libres en la uva viajen entre las dos mitades, y a medida que hacen esto, la corriente hace que el puente de piel se caliente a altas temperaturas, al suponer un mayor obstáculo al paso de ésta, y finalmente combustione en una llamarada. En este momento, el arco de electrones que viajan a través de la llama y sobre el vacío entre las mitades, ioniza el aire y lo convierte en plasma (que por si mismo también conduce la electricidad), creando los brillantes relámpagos que se pueden observar.
Los plasmas no térmicos, conocidos también por plasmas fríos, se caracterizan por el hecho de que la temperatura de las especies pesadas (las partículas neutras y los iones) es cercana a la temperatura ambiente (25-100 grados centígrados). La temperatura electrónica es, en cambio, mucho mayor (entre 5000 y 10 grados centígrados). Los plasmas fríos suelen producirse a baja presión (p < 133 mbar) en reactores con muy diversas geometrías. Tales reactores generan plasmas mediante sistemas de corriente continua, radiofrecuencia, microondas o en descargas pulsadas.
PLASMA FRÍO
1. Lámparas fluorescentes de bajo consumo.
2. Lámparas de arco de Alta Intensidad.
1. ILUMINACIÓN POR PLASMA
Aplicaciones médicas, envases de alimentos...
Materiales que no soportan altas temperaturas.
Doble acción bactericida:
Radiación ultravioleta
Radicales fuertemente oxidantes
2. ESTERILIZACIÓN POR PLASMAS FRÍOS
Notable mejora de sus propiedades (dureza, impermeabilidad, conductividad, biocompatibilidad de implantes)
3. CAMBIOS SUPERFICIALES DE MATERIALES
Fabricación microcircuitos mediante depósito o erosión por plasma (tratamientos multicapa)
4. MICROELECTRÓNICA
5. PANTALLAS DE PLASMA
6. MOTORES IÓNICOS PARA PROPULSIÓN ESPACIAL
7. REACTORES DE FUSIÓN TERMONUCLEAR
8. FUSIÓN POR CONFINAMIENTO MAGNÉTICO
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