Sebagai bahagian penting dalam teknologi penulenan udara moden, pilihan bahan untuk elektrod nyahcas, komponen teras penulen udara plasma, secara langsung menentukan kecekapan, kestabilan dan jangka hayat peranti. Bahan elektrod biasa di pasaran termasuk aloi titanium, keluli tahan karat, dan wayar tungsten. Setiap bahan mempamerkan ciri yang berbeza dari segi kekonduksian, rintangan kakisan, dan kekuatan mekanikal, memerlukan pertimbangan menyeluruh berdasarkan senario aplikasi tertentu.
Analisis Ciri Bahan Elektrod Aliran Perdana
1. Aloi Titanium
Aloi titanium ialah pilihan utama untuk penulen udara-tinggi kerana rintangan kakisan yang sangat baik dan kekuatan tinggi. Lapisan oksida titanium (seperti TiO₂) mempunyai sifat-penyembuhan sendiri, menentang hakisan bahan pengoksidaan yang kuat seperti ozon dan nitrogen oksida, menjadikannya sesuai untuk persekitaran kerja-tinggi{4}}jangka panjang. Data eksperimen menunjukkan bahawa selepas 5000 jam operasi berterusan pada voltan tinggi 10kV, elektrod aloi titanium masih boleh mengekalkan lebih 90% kecekapan nyahcas awalnya. Walau bagaimanapun, aloi titanium adalah mahal dan sukar untuk diproses, dan kebanyakannya digunakan dalam perubatan, makmal, dan bidang lain dengan keperluan ketulenan yang ketat.
2. Keluli Tahan Karat
Keluli tahan karat 304 atau 316L ialah pilihan biasa untuk penapis udara yang menjimatkan, menawarkan kekonduksian yang baik pada hanya satu-pertiga kos aloi titanium. Walau bagaimanapun, keluli tahan karat terdedah kepada kakisan elektrokimia dalam persekitaran lembap dan lapisan oksida besi terbentuk pada permukaan selepas-penggunaan jangka panjang, yang membawa kepada luahan yang tidak sekata. Kajian menunjukkan bahawa jangka hayat elektrod keluli tahan karat dalam sulfur-yang mengandungi persekitaran pencemar mungkin dipendekkan kepada di bawah 2000 jam. Platinum atau penyaduran emas boleh meningkatkan rintangan kakisan, tetapi ini meningkatkan kos dengan ketara.
3. Filamen Tungsten
Tungsten mempunyai takat lebur yang tinggi iaitu 3422 darjah , menjadikannya sesuai untuk penjana plasma yang memerlukan-penyahcasan frekuensi tinggi. Struktur filamennya yang sangat halus (biasanya berdiameter 0.1-0.3mm) menjana kesan kepekatan medan elektrik yang lebih kuat, meningkatkan kecekapan pengionan kira-kira 15%-20%. Walau bagaimanapun, filamen tungsten rapuh dan terdedah kepada pecah akibat getaran mekanikal. Tambahan pula, pengoksidaan permukaan membentuk lapisan penebat, memerlukan pembersihan tetap. Pengilang Jepun menggunakan aloi tungsten-rhenium untuk meningkatkan keliatan, memanjangkan jangka hayat kepada 8000 jam, tetapi harga unit adalah 40% lebih tinggi daripada filamen tungsten biasa.
Aliran masa hadapan mencadangkan bahawa bahan komposit (seperti komposit titanium-graphene) mungkin menjadi kejayaan. Sebuah makmal Korea Selatan telah membangunkan jenis elektrod baharu dengan peningkatan 3 kali ganda dalam kekonduksian dan pengurangan 70% dalam kadar haus, tetapi teknologi pengeluaran besar-besaran masih perlu dibangunkan. Pengguna perlu mengimbangi keperluan prestasi dengan belanjawan apabila membuat pilihan mereka dan memberi perhatian kepada data ujian penuaan dipercepatkan yang disediakan oleh pengilang.
