plasma表面处理工艺原理及其示意图

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2024-07-08

等离子体（plasma）是物质在宇宙中存在的一种形式。物质除固、液、气三态外，还有第四种状态即等离子态，所谓plasma就是气体在外力作用下发生电离，产生电荷相反，数量相等的电子和正离子以及游离基（电子、离子和游离基之间又可复合成原子和分子），由于在宏观上呈中性，故称之为等离子体（plasma）。处于等离子态的各种物质微粒具有较强的活性，在一定的条件下可获得较完全的物理化学反应。

Plasma表面处理设备的类型
等离子体（plasma）的状态主要取决于其组成成分、粒子的密度和温度。根据压强，可分为常压等离子体（plasma）处理设备和低压等离子体（plasma）处理设备。常压等离子体（plasma）可以在大气压气体中产生等离子体（plasma），而低压等离子体需在真空条件下产生等离子体。

Plasma表面处理工艺
低温等离子体（plasma）的特点是电子和离子都处于平衡态，电子的温度可以很高，但离子、分子还有原子等重粒子温度却很低。电子的高能量能够使物体的分子激发、离化及分解，还能使反应容器内保持低温甚至室温。plasma中高能粒子的能量大于聚合物材料分子的结合键能，可以使有机大分子链发生断裂、重组，得到改性。经过plasma表面处理的材料表面发生多种化学和物理变化，例如产生刻蚀，产生致密的交联层以及引入极性基团，使材料的亲水性、染色性、粘结性、生物相容性等得到改善。

Plasma表面处理工艺作用原理
plasma材料表面处理是个复杂的过程，受到等离子体放电频率、功率、电压、处理时间、气体类型等因素的影响。用于材料表面处理的plasma处理设备可以在多种气体氛围下放电形成等离子体，包括空气、氩气、氧气、氦气、氮气、甲烷、氨气等。plasma在材料表面处理的应用主要分为等离子体表面清洗、刻蚀、表面活化和等离子体聚合（如下图所示）。

plasma表面处理作用原理示意图

材料表面plasma清洗通常作为预处理过程，采用惰性气体放电（如氩气）等离子体（plasma）去除材料表面杂质或污染物，如润滑脂、氧化物、油脂等，基体材料本身不受影响。

plasma刻蚀是利用等离子体气氛中的高能粒子轰击材料表面并发生反应，生成气态生成物挥发而在材料表面留下结构缺陷。这些结构缺陷能够提供特殊的表面性质。等离子体刻蚀速率取决于等离子体成分、放电条件（功率、气流速率、基底距离等）及基底表面性质。

等离子体（plasma）表面聚合和表面活化的区别在于是否向等离子体腔内通入前驱体（单体或聚合物分子）。等离子体（plasma）聚合通常为材料表面接枝或涂覆新的功能新涂层。等离子体聚合沉积的涂层具有超薄且均匀的优点，且不影响材料本身的力学性能。等离子体聚合是等离子体诱导材料表面发生聚合或接枝过程，可以通过使用各种聚合气体来实现，如氟碳化合物、HMDS、C2H4或蒸汽（单体，如丙酮、甲醇、烯丙胺和丙烯酸）。

等离子体（plasma）表面活化不需要前驱体分子，通过气体的解离和反应在材料表面引入活性官能团，如羟基、羧基、羰基、胺基等。引入的官能团取决于等离子体腔内的气体。通常在氧气或空气下等离子体放电对材料表面进行处理。利用等离子体的高能粒子轰击表面，打破共价键，并在材料表面形成自由基。这些自由基能与等离子体气氛中被电离形成的氧原子、氮原子等反应，而在表面形成各种活性官能团。

本文由国产plasma处理设备厂家纳恩科技整理编辑！等离子体（plasma）处理能在保持材料原有的物理化学性质前提下，有效引入大量的活性官能团或形成稳定均匀的聚合物薄膜，以提高材料的表面性能。Plasma表面处理具有装置结构简单、操作简单、低耗能、环保等离子体活性高等优点，在材料表界面改性上具有较为广泛的应用。