等离子体(是气体被电离后而产生的物质的第四种存在形态,主要由自由电子、离子以及未电离的中性粒子组成,整体呈现电中性状态。在表面处理技术中所用的等离子体,大多数都是采用电离气体方式形成的。在真空密闭的真空室内,通入惰性气体或反应性气体,并使真空室保持在低压状态,通过外加电极产生气体放电,使加速的电子与气体分子发生碰撞,使其电离或激发,也可以通过真空室中设置的离子源或等离子体发生器直接产生等离子体。
等离子体表面处理原理
用于表面处理技术中的等离子体,一般为低温等离子体,其主要特点是电子温度远远大于离子等重带电粒子温度,这就意味着电子具有足够高的能量使气体分子发生电离和激发。低温等离子体处理原理主要包含三个方面:
第一,等离子体表面清洗作用。
由于等离子体是由真空室中气体辉光放电产生的,因而含有许多“活性”组分,包括:处于高速运动状态下的高能电子,电离导致的离化状态下的原子和分子,处于激活状态下的中性原子、分子、原子团等,未反应的原子和分子。这些“活性”组分可以去除材料表面静电、粉尘和油污杂质,使得表面得到彻底清洁,大大提高了材料的表面性能;
第二,等离子体表面活化作用。
一般而言,等离子体中的“活性”组分能量都较高,其中高速运动状态下的电子能量在几ev到几十ev之间,大于树脂等聚合物材料中的分子结合键能(几ev到十几ev之间),因此可以破坏聚合物分子中的链式基团并形成一些自由基,不同气体源等离子体粒子会与材料表面发生一些化学变化,相应引入不同的极性基团,如氧等离子处理引入含氧基团、氮或氨等离子体引入含氮基团等,从而增加材料表面活性;
第三,等离子体表面刻烛作用。
等离子体中的高能“活性”组分强烈地轰击材料表面,并与之发生相对复杂的物理变化,产生较强的刻蚀作用,移除表面一些不稳定的结合层,增加表面的凹凸起伏性和表面粗糖度,有利于提高复合材料表面的整体稳定性。
以上就是关于等离子体表面处理原理的一些简单介绍,通过低温等离子表面处理技术对材料表面进行持续改性,在增加亲水的同时也增加了材料表面的粗糙程度。