等离子体的研究发展

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：2022-08-16

等离子体（plasma）是不同于自然界中常见的固体、液体和气体的物质形态。物质由大量的分子构成，将分子继续分割可以得到原子，根据原子的核式结构模型，原子内部有带正电的原子核，围绕原子核做高速运动的是核外带负电的电子。当原子的外界被加热到足够高的温度时，外层电子获得较高的能量，它们可能会摆脱原子核的电场力的束缚逃逸出来，成为独立的自由电子。于是，物质就变成了由带正电的原子核和带负电的一团均匀的“浆糊”，它是离子化物质，呈现气体状，人们称它为离子浆或者是电浆。这些“浆糊”中正、负电荷总量相等，所以等离子体其实是电中性的。等离子体在磁场中具有偏转性质，它的运动状态受到电磁力的影响，大量的等离子体表现出了明显的集体行为。等离子体的组成粒子有很多种，包括电子、离子等带正负电的粒子和中性粒子（原子、分子、微粒等）。等离子体在小尺度范围内则表现出明显的电磁性。

等离子体的研究一共受到了以下四个方面的推动：气体放电的研究、天体和空间物理学的研究、受控热核聚变的研究和低温等离子体技术应用的研究。等离子体的发展经历了以下几个阶段：

第一阶段：19世纪30年代，法拉第和汤姆孙等人对常见的气体进行放电现象的研究，开启了等离子体研究的历史。19世纪80年代，英国科学家克鲁克斯对于气体放电管中的电离气体冠以“物质的第四态”的名称。20世纪20年代，空间等离子体的研究逐步展开。1928年，等离子体学的正式问世。

第二阶段：20世纪30年代起，科学界逐步形成等离子体动力的理论。在此阶段，学术界对等离子体已经形成一套较为成熟的理论。其中具有代表性的是朗道在1936年利用方程来表达等离子体中的粒子相互碰撞的积分式。

第三阶段：1950年后，等离子体物理发展较为迅速。60年代，美、苏等国家陆续实现对宇宙的探索，期间发射出多颗实验卫星，检测到大量数据。宇宙中蕴藏丰富的等离子体，对地球以外区域的探索也推动了等离子体物理学的发展。等离子体由此开始成为学术界一个独立的分支。此阶段，科学家利用惰性气体作为载气来进行电弧放电产生的等离子体的技术，在多个领域都开始实现应用。

第四阶段：20世纪80年代至今，等离子体技术开始朝着低温等离子体领域发展，等离子体在化工和冶金行业的推广也加强了对低温等离子体性质的研究。在此阶段，随着材料工程科学的发展，等离子体技术（包括等离子体制备材料和等离子体改性材料表面技术）都不断吸引大量研究者的目光。同时，随着清洁化生产、绿色化工工艺和环保意识的深入人心，也推动了低温等离子体技术的研发及工业化应用。