Chương 1: Giới thiệu - Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài - Chương 3: Cơ sở lí thuyết - Chương 4: Phương hướng và các giải pháp - Chương 5: Đề xuất công nghê; tính toán, thiết kế 3 - Chương 6: Chế tao thử nghiêm, đánh giá Kết luận và kiến nghị. 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu về Plasma 2.1 Lịch sử hình thành và phát triển Năm 1835, Michael Faraday (1791-1867) là người đầu tiên bắt đầu nghiên cứu để giải thích hiện tượng mẫu ánh sáng giống như sao chổi trên bề mặt cách điện sinh ra do sự phóng điện từ điện cực điểm. Các thí nghiệm của ông rất nổi tiếng và đã làm rõ nguồn gốc của luồng ánh sáng đó, luồng ánh sáng sau này được gọi là “trạng thái thứ tư” của vật chất, trạng thái plasma khí. Khi đưa điện áp vào hai đầu điện cực trong một phần ống thủy tinh có hút chân không yếu, Sir William Cropkes (1832- 1919), một nhà khoa học người Anh, đã quan sát thấy lớp sáng này và đặt tên cho nó là “Trạng thái thứ tư”.
Ông viết: “Những hiện tượng xảy ra trong ống chân không đã mở ra cho khoa học vật lý một thế giới mới, thế giới mà trong đó vật chất có thể tồn tại ở trạng thái thứ tư”. Sau đó, các nghiên cứu của ông đã đưa ra tiền đề chính xác về thực trạng trong ống đã sản sinh các hạt mang điện tích là ion. Năm 1857, Werner von Siemens, một kỹ sư người Đức, đã phát minh và được nhận bằng sáng chế về công nghệ ứng dụng đầu tiên của plasma khí. Năm 1897, dựa vào nội dung công trình được giải thưởng Nobel về điện tử của J.Thomson (1856-1940), một giáo sư của Đại học Cambridge, viết về bản chất của nguyên tử có cấu tạo từ điện tử và ion, các nhà khoa học đã giải thích được plasma bao gồm điện tử và ion.
Năm 1902, nhà vật lý học người Đức Johannes Stark đã đúc kết và cho ra đời cuốn sách “Điện trong các chất khí” (Die Elektrizitaet in Gasen), được coi là cuốn sách lý thuyết đầu tiên đầy đủ nhất về vật lý khí tích điện (hình 1. Năm 1919 ông được nhận giải Nobel về Vật lý. Năm 1923, nhà bác học Irving Langmuir (1881-1957), sau này được giải thưởng Nobel về Hóa học vào năm 1932, khám phá ra “dao động plasma” trong chất khí được ion hóa và năm 1928 ông là người đầu tiên chính thức đưa ra thuật ngữ “plasma” cho ngành vật lý.1 a) Irving Langmuir đạt Giải Nobel Hóa học năm 1932 b) Johannes Stark đạt Giải Nobel Vật lý năm 1919 Hình 2.2 Bìa cuốn sách “Điện trong các chất khí” của J.Stark Trong những năm 1920 và 1930, do một số nhu cầu thực tiễn đặc biệt, một số nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu những vấn đề mà ngày nay ta gọi là “vật lý plasma”. Các nghiên cứu đó tập trung tìm hiểu về: Ảnh hưởng của các hạt ion plasma đến sự truyền sóng radio ngắn; Ống điện tử khí dùng cho chỉnh lưu, tách sóng, công tắc, bộ ổn định điện 6 áp… trong lĩnh vực công nghệ điện tử.
Vào đầu những năm 1940, Hannes Alfvén đã phát triển lý thuyết về sóng thuỷ từ (hydromagnetic wave), hiện nay được gọi là sóng Alfvén và cho rằng sóng này rất quan trọng trong plasma vật lý vũ trụ. Tiếp sau đó, trong xu hướng nghiên cứu plasma trên thế giới, đã xuất hiện ngày càng nhiều các công trình nghiên cứu về plasma không gian, ví dụ nghiên cứu về các loại plasma sinh ra gần Trái Đất như chớp, cực quang…, nghiên cứu dùng in-situ plasma để đo từ trường Trái Đất, nghiên cứu gió Mặt trời, hào quang Mặt Trời… Trong những năm 1990, bắt đầu có những nghiên cứu về plasma bụi. Cũng trong hai thập kỷ 1980 và 1990, plasma-không trung tính được quan tâm. Cả plasma bụi và plasma không trung tính đều được coi là những trạng thái kỳ lạ của vật chất vì loại plasma này có một số đặc tính nào đó giống như một chất rắn (ví dụ tạo thành cấu trúc quasi-crystalline).
Những quốc gia đã có công đóng góp chính vào sự hình thành và phát triển khoa học plasma là Đức, Anh, Mỹ, Liên Xô cũ. Tuy nhiên, không thể không kể đến nhiều quốc gia khác như Pháp, Ý, Nga, Nhật, Hàn Quốc. đã sử dụng nhiều plasma trong các kỹ thuật hiện đại và nhờ đó thúc đẩy khoa học và công nghệ plasma tiếp tục phát triển.2 Sơ nét về Công nghệ Plasma (a) (b) Hình 2.3 a) Plasma tự nhiên; b) Plasma nhân tạo Plasma là trạng thái thứ tư của vật chất (các trạng thái khác là rắn, lỏng, khí) trong đó các chất bị ion hóa mạnh. Đại bộ phận phân tử hay nguyên tử chỉ còn lại hạt nhân, các electron chuyển động tương đối tự do giữa các hạt nhân.
Plasma không phổ biến trên Trái Đất tuy nhiên trên 99% vật chất trong vũ trụ tồn tại dưới dạng plasma, vì thế trong bốn trạng thái vật chất, plasma được xem như trạng thái đầu tiên trong vũ trụ.4 Sự thay trạng thái vật chất theo nhiệt độ Nếu sự ion hóa được xảy ra bởi việc nhận năng lượng từ các dòng vật chất bên ngoài, như từ các bức xạ điện từ thì plasma còn gọi là plasma nguội. Thí dụ như đối với hiện tượng phóng điện trong chất khí, các electron bắn từ catod ra làm ion hóa một số phân tử trung hòa. Các electron mới bị tách ra chuyển động nhanh trong điện trường và tiếp tục làm ion hóa các phân tử khác. Do hiện tượng ion hóa mang tính dây chuyền này, số đông các phân tử trong chất khí bị ion hóa, và chất khí chuyển sang trạng thái plasma.
Trong thành phần cấu tạo loại plasma này có các ion dương, ion âm, electron và các phân tử trung hòa. Nếu sự ion hóa xảy ra do va chạm nhiệt giữa các phân tử hay nguyên tử ở nhiệt độ cao thì plasma còn gọi là plasma nóng. Khi nhiệt độ tăng dần, các electron bị tách ra khỏi nguyên tử, và nếu nhiệt độ khá lớn, toàn bộ các nguyên tử bị ion hóa. Ở nhiệt độ rất cao, các nguyên tử bị ion hóa tột độ, chỉ còn các hạt nhân và các electron đã tách rời khỏi các hạt nhân.
Nhờ vào các đặc tính đặc biệt của Plasma (năng lượng động lực học của chùm hạt electron, các tia UV được tạo ra, các hạt mang điện tích) ở nhiệt độ thấp được ứng dụng trong việc xử lý nước thải, xử lý bề mặt. Trong ứng dụng Plasma để xử lý bề mặt, Plasma được tạo ra dưới dạng các ion phân tử được phun trực tiếp lên bề mặt nhựa, những electron ở cực dương sẽ được phóng vào màng nhựa tạo một lớp nhẵn nơi đó các vết mực sẽ được lấp phủ lên tạo ra sự liên kết tốt giữa lớp mực in và màng nhựa. Ngoài ra, công nghệ Plasma nhiệt độ thấp còn được sử dụng để khử trùng các dụng cụ nha khoa, cũng như các dụng cụ y tế khác.2 Giới thiệu về chung về bao bì 2.1 Khái niệm về bao bì Bao bì là một loại sản phẩm công nghiệp đặc biệt được dùng để bao gói và chứa đựng, nhằm bảo vệ giá trị sử dụng của hàng hóa, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển, xếp dỡ, bảo quản và tiêu thụ sản phẩm.2 Vai trò, chức năng của bao bì Bao bì có rất nhiều chức năng khác nhau, dưới đây là một vài chức năng chính: - Bảo vệ sản phẩm Bao bì là một loại sản phẩm công nghiệp đặc biệt được dùng để bao gói và chứa đựng, nhằm bảo vệ giá trị sử dụng của hàng hóa, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển, xếp dỡ, bảo quản và tiêu thụ sản phẩm.5 Bao bì giúp bảo vệ sản phẩm - Chức năng ngăn cách Hình 2.6 Bao bì giúp ngăn cách với môi trường bên ngoài 9 - Giúp vận chuyển dễ dàng hơn - Truyền tải thông tin Một trong những chức năng cơ bản và cổ xưa nhất của bao bì là để truyền tải thông tin. Những thông tin được in ấn trên bao bì bao gồm cả những thông tin bắt buộc hoặc không bắt buộc như: tên sản phẩm, thành phần cấu tạo, công dụng, chức năng, thông tin nhà sản xuất, hạn sử dụng… Hình 2.7 Bao bì, nhãn mác giúp cung cấp thông tin sản phẩm chi tiết 2.1 Căn cứ vào vai trò trong lưu thông: - Bao bì trong (bao bì thương phẩm): là bao bì dùng để đóng gói sơ bộ và trực tiếp hàng hóa; công dụng của nó là để bảo vệ hàng hóa như chống ẩm, chống chấn động, ngăn cách với các mùi vị khác… - Bao bì ngoài (bao bì vận chuyển): là bao bì dùng cho việc vận chuyển hàng hóa từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, nó có tác dụng bảo vệ nguyên vẹn hàng hóa về số lượng và chu kỳ trong quá trình vận chuyển.
- Bao bì ở giữa (vật liệu đệm lót): là loại bao bì đặt giữa bao bì trong và bao bì ngoài như: rơm, giấy, phoi bào… 2.2 Căn cứ vào số lần sử dụng: - Bao bì sử dụng một lần: giấy, nilon, thủy tinh… 10 - Bao bì sử dụng nhiều lần: bình chứa, bình nén, container… 2.3 Căn cứ theo đặc tính chịu nén: - Bao bì cứng: là những loại bao bì không thay đổi hình dáng trong quá trình vận chuyển. - Bao bì mềm: là loại bao bì dễ biến dạng khi có tác dụng của ngoại lực từ bên ngoài hay tải trọng của sản phẩm từ bên trong. (VD: bao bì dạng vải, gai, nilon…) - Bao bì nửa cứng: là loại bao bì có đầy đủ tính bền chắc trong một mức độ nhất định nhưng nó vẫn có thể bị biến dạng khi chịu tác động của trọng tải, lực va đập khi vận chuyển, xếp dỡ.4 Căn cứ theo tính chuyên môn hóa: - Bao bì thông dụng: là loại bao bì chứa đựng được nhiều loại hàng, hoặc sau khi chứa đựng loại hàng này lại có thể được sử dụng để chứa đựng hàng hóa khác, hoặc chính hàng hóa đó trong nhiều lần. - Bao bì chuyên dụng: là bao bì chuyên dùng để chứa đựng một loại sản phẩm nhất định, nó thường có hình dạng, kích thước, kết cấu phù hợp với loại sản phẩm mà nó chứa đựng, cũng như tính chất cơ lý hóa và trạng thái làm việc.5 Căn cứ theo vật liệu chế tạo: - Bao bì bằng gỗ: loại này khá phổ biến và nó đáp ứng được yêu cầu vận chuyển, có nhiều ưu điểm như dễ sản xuất, dễ sử dụng, tương đối bền, có thể sử dụng nhiều lần.
Nhược điểm là dễ cháy, chống ẩm kém.