plasma等离子体处理有机材料原理

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：2023-09-11

等离子体（plasma）,是一种由多种类型粒子如电子、离子与中性粒子所组成的非束缚态体系,是宇宙空间中物质存在的主要形式。等离子体在宇宙空间里大量存在,宇宙中有的物质是由等离子体构成的,是构成整个宇宙的主体,如沸腾着的宇宙气氛、星体的内核、从太阳吹到太空的粒子风等。从物质聚集体的有序程度看,固体的有序程度大于液体,液体又大于气体,而等离子体在有序程度上更次于气体,被称为物质的第四态。

低温等离子体放电可以产生具有化学活性的物质,所以被广泛用于改变材料表面特性的各个领域。

在电子工业中所使用的超大规模集成电路的生产中,低压环境下的低温等离子体表面处理工艺起着不可替代的作用。例如使用氢氧等离子体来溅射沉积铝、钨或高温超导薄膜使用氧等离子体在硅片上生长二氧化硅薄膜使用等离子体增强化学气相沉积来沉积不同种类的薄膜氧等离子体放电来清除光刻胶等等。

而在对有机材料的表面改性工艺中,低温等离子体在不改变材料基底特性的前提下,通过改变材料的表面层微结构、表面层物理性质以及表面层化学特性,在高性能材料、复合材料和医用材料等研究领域提供了新的解决方一案。

等离子体与有机材料的表面作用原理

有机材料的气一固相等离子体化学反应过程

在等离子体中含有的活性粒子与材料表面发生作用,会发生多种反应,而各类反应的碰撞界面和反应速率受到等离子体参数和材料表面特性共同作用。其中,等离子体参数包括放电功率、放电频率、气体流量、电极结构和气体配比等因素而材料表面特性除了与材料的化学结构有关外,还与材料的表面形状、表面电位和表面温度有关。

等离子体处理有机材料表面的过程中,一般存在以下反应。

1、脱离反应即部分低分子物质从有机物表面脱离的过程,脱离的产物包括H2O、CO2、H2等等,这种反应往往会引发其他后续反应的进行。

2、烷基脱氢反应在等离子体中的氢非常容易发生原子化反应,而有机物中含有大量的氢元素,通过烷基的解离很容易得到原子化氢,所以在等离子体表面的脱氢反应和兀电子自由基化反应很活跃。当原子态氧和有机物的烷基作用时,首先烷基脱氢发生碳基化,并进一步氧化分解为CO2和H2O。而含双键的有机物则会通过环氧化过程产生分解。

3、开环反应当提高电子能量后,芳香族化合物会发生开环反应,从苯环位置打开,生成不饱和碳氢化合物。含氮环以睛基为终端开环,生成不饱和碳氢化合物。