Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O estudo de processos de limpeza por plasma surgiu como uma alternativa e também como uma etapa adicional em processos de limpeza de superfícies que visam a completa remoção de sujidades e contaminantes orgânicos em praticamente todos os tipos de materiais. Sendo as principais vantagens da técnica o fato de ser um tratamento realizado à seco, em temperaturas baixas, que possui pouco consumo de insumos e baixa produção de resíduos prejudiciais ao meio ambiente. Entretanto, uma das dificuldades do processo relaciona a relação complexa que existe entre todas as espécies formadas em um ambiente de plasma e a interação das mesmas com moléculas orgânicas. O presente estudo relaciona como diferentes compostos como hexatriacontano, ácido esteárico, ácido adípico e ácido aminoundecanóico, que representam parte das estruturas presentes nos contaminantes em superfícies, sofrem degradação em ambientes de plasma de Ar e Ar+O2. Para isso foi utilizado um reator de plasma sem eletrodos, com fonte de rádio frequência e descarga do tipo acoplada indutivamente, com a amostra posicionada na região da descarga e com a utilização de atmosferas não oxidantes (Ar) e oxidantes (Ar+10%O2). As análises foram realizadas tanto sobre os produtos voláteis gerados, através das técnicas de especrometria de massa do gás residual e espectroscopia de emisssão ótica, quanto sobre os residuos pós tratamento por espectroscopia de infravermelho e espectrometria de massa de alta resolução. Os resultados mostram que em atmosferas de Ar ocorre a produção de pequenos fragmentos voláteis obtidos através de cisão das ligações C-C ao mesmo tempo em que no material residual, são formados pequenos oligômeros de fragmentos unidos através de radicais. Com a adição de oxigênio na atmosfera observou-se um incremento significativo da produção de H2, H2O, CO, CO2 e fragmentos das moléculas ao mesmo tempo em que ocorre uma considerável oxidação de todos os compostos. Observou-se ainda que a formação de fase líquida altera considerávelmente o processo reacional das moléculas tratadas, levando a um período de alta produção de H2 e H2O junto com uma redução da produção de CO2. / The study of plasma cleaning processes has emerged as an alternative and as an additional step in surface cleaning processes that aim at the complete removal of soils and organic contaminants in virtually all types of materials. The main advantages of this technique are the fact that it is a dry treatment, in low temperatures, that has low consumption of inputs and environmentally harmful waste. However, one of the difficulties of the process relates the complex relationship that exists between all species formed in a plasma environment and the interaction of them with organic molecules. The present study reports how different compounds such as hexatriacontane, stearic acid, adipic acid and aminoundecanoic acid, which represent part of the structures present in the contaminants on surfaces, suffer degradation in plasma environments of Ar and Ar + O2. For this, an electroless plasma reactor was used, with a radio frequency source and inductively coupled discharge, with sample positioned in discharge region and with the use of non-oxidizing atmospheres (Ar) and oxidants (Ar + 10% O2). The analyzes were performed on both the volatile products generated by mass spectrometry of the residual gas and optical emission spectroscopy, as well as on the residues after treatment by infrared spectroscopy and high resolution mass spectrometry. The results show that in atmospheres of Ar occurs the production of small volatile fragments obtained by scission of the C-C bonds while at the same time in the residual material, small oligomers of fragments joined by radicals are formed. With the addition of oxygen to the atmosphere, a significant increase in the production of H2, H2O, CO, CO2 and fragments of the molecules was observed at the same time as a considerable oxidation of all the compounds occurs. It was further observed that the formation of the liquid phase considerably altered the reaction process of the treated molecules, leading to a period of high production of H2 and H2O together with a reduction of CO2 production.

L'objectif de cette thèse est d’étudier l’utilisation des plasmas froids à pression atmosphérique pour déposer des couches minces apportant une valeur ajoutée (protection contre la corrosion, effet autonettoyant ou antibactérien,…) aux produits. Cette recherche se divise en trois parties :caractérisation de l’un des équipements plasma utilisés, dépôts de SiOxCyNzHw et dépôts de TiOx. Ces deux types de couches peuvent apporter un effet barrière contre la corrosion.<p><p>Dans la première partie de ce travail, l’influence de l’ajout d’un gaz réactif (hydrogène ou ammoniac) dans un plasma d’azote généré avec une torche commerciale de type décharge à barrière diélectrique (DBD) est étudiée par spectroscopie d’émission optique et par des mesures simultanées de courant et tension. En particulier, des émissions de CN sont visibles dans les spectres optiques d’un plasma d’azote seul, mais ne le sont plus si un gaz réactif est ajouté. Par contre, avec de l’hydrogène ou de l’ammoniac dans le plasma, la présence de NH est détectée. Quelle que soit la nature du gaz, la décharge est filamentaire. L’ajout d’un gaz réactif permet de réduire la tension à appliquer pour maintenir la décharge.<p><p>Dans la deuxième partie, cette torche est utilisée pour déposer des couches à partir de précurseurs organosiliciés (hexaméthyldisiloxane et hexaméthyldisilazane) par plasma d’azote seul, avec hydrogène ou avec ammoniac dans une cuve industrielle mise sous azote. Diverses géométries d’injection du précurseur sont testées. L’une d’elles est choisie pour étudier les propriétés des dépôts sur de larges surfaces (de silicium pour diverses analyses et d’acier pour évaluer la résistance à la corrosion). Les dépôts par plasma d’azote seul sont de type polysiloxane. Ceux obtenus par plasma d’azote avec hydrogène contiennent moins d’azote et de carbone. Ceux réalisés par plasma d’azote avec ammoniac sont poudreux.<p> <p>Dans la dernière partie, des couches d’oxyde de titane sont déposées à partir d’isopropoxyde de titane avec une torche commerciale radiofréquencée dans l’air ambiant, une décharge à barrière diélectrique à électrodes planes parallèles sous hélium à basse pression développée à l’ULB et la torche utilisée pour les dépôts à base de silicium dans une cuve de laboratoire sous azote. Les couches déposées avec la torche de type DBD sous azote contiennent de l’azote et du carbone contrairement à celles obtenues avec les deux autres installations. Ces essais ont mis en évidence la forte réactivité du précurseur avec l’humidité ambiante.<p><p>Les couches à base de silicium déposées apportent un effet barrière contre la corrosion. La résistance à la corrosion des dépôts d’oxyde de titane n’a pas encore été testée. Toutefois, dans les conditions actuelles, avec les géométries des équipements plasma utilisés, les vitesses de dépôt sont insuffisantes pour des applications en sidérurgie. D’autres géométries devraient être testées pour accroître les vitesses de dépôt.<p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished