Enhancement of the hydrophilic property of seeds using an atmospheric pressure plasma process

Abstract

The aim of this study is to increase water uptake during seed germination by developing a DBD-like plasma jet generator. To achieve this, the plasma source was designed using SolidWorks and simulated using the flow simulation add-in to ensure uniform gas flow. The gas velocity was increased by reducing the cross-sectional area of the nozzle. The developed plasma source can discharge gases into a stable plasma with a voltage range of 3-5 kV and a frequency of 70 kHz. The gas flow rate was tested at 0, 0.5 and 1 lpm. It was found that the maximum electrical power was observed at a gas flow rate of 0.5 lpm. The seeds were treated with the plasma source to promote their germination, varying the treatment time from 5 to 25 seconds. The study showed that the germination rate of the plasma-treated seeds was 10% higher than that of the control seeds within the first five days of growth, indicating an improvement in the ability of the seed coat to absorb water and nutrients from the environment. This improvement was attributed to the increased ability of the seed coat to adsorb oxygen and moisture.

การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มความชอบน้ำซึ่งใช้ในกระบวนการงอกของเมล็ดพันธุ์โดยการพัฒนาหัวกำเนิดพลาสมาแบบ DBD-like plasm jet หัวกำเนิดพลาสมาถูกออกแบบโดยใช้โปรแกรม SolidWorks และใช้ Add-in จำลองการไหลของแก๊สเพื่อให้แน่ใจว่าแก๊สมีการไหลสม่ำเสมอ ผลการคำนวณแสดงให้เห็นว่าความเร็วของแก๊สเพิ่มขึ้นเมื่อลดพื้นที่ภาคตัดขวางของหัวฉีดแก๊ส หัวพลาสมาที่พัฒนาขึ้นสามารถทำให้แก๊สแตกตัวเป็นพลาสมาได้ดีที่แรงดันไฟฟ้าได้ในช่วง 3-5 kV และความถี่ 76 kHz โดยการทดสอบที่อัตราการไหลของแก๊สที่ 0, 0.5 และ 1 lpm พบว่าลำพลาสมามีความเสถียรและต่อเนื่อง เมล็ดฟ้าทะลายโจรที่ผ่านการปรับปรุงผิวด้วยพลาสมาเป็นเวลา 5-25 วินาที จะมีอัตราการงอกสูงกว่าเมล็ดควบคุมถึง 10% ในช่วง 5 วันแรกของการเพาะ อัตราการงอกที่เพิ่มขึ้นนี้สอดคล้องกับค่าเวลาการดูดซับน้ำที่เร็วขึ้น และพลังงานการยึดติดของผิวเมล็ดที่เพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้สามารถดูดซับออกซิเจนและความชื้นจากสิ่งแวดล้อมได้ดีขึ้น