材料表面低温等离子体改性原理
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：2025-02-17
20世纪60年代，等离子体技术逐渐兴起，发展至今等离子体在人类生活中几乎无处不在，例如等离子电视、荧光灯等等。该技术在材料科学上的应用也尤为显著，新材料的的开发是通过等离子体技术将其表面改性，以便达到更高的性能，这是当前新材料研发的重要手段。
等离子体改性主要具有如下优点:属干式工艺,满足当下节能、环保的需求:②对所处理材料无特殊要求，具有普遍适用性;③加工时间短，仅为几秒至几分钟:④只对材料表层进行改性，对基体本身不造成损坏。因此，等离子体技术与传统的改性技术相比具有较好的应用效果。
等离子体简介
等离子体基本概念
等离子体是气态完全或部分电离所产生的非凝聚体系，所谓“电离”是指至少有一个电子脱离原子或分子，从而使原子或分子转换成带正电荷的离子。该体系包括原子、分子、离子激发态和亚稳态等。体系内部正负电荷数量相等,宏观上呈电中性。
等离子体分类
等离子体的分类方法有很多，主要按温度将等离子体分为热平衡等离子体和非平衡等离子体。热平衡等离子体中电子与粒子温度相同，即Te=Ti,宏观上处于平衡状态，因其温度在5000K以上，故又被称为高温等离子体。在非平衡等离子体系中，电子温度可达到数万度，而粒子温度只有300~500K，因此，宏观上呈现的温度依旧很低，故被称作低温等离子体。
材料表面低温等离子体改性原理
在等离子体对材料表面进行改性的过程中，通常情况下通过撞击材料表面，使材料表面原有化学键断开以形成新的化学键。等离子体中各粒子能量参数范围如表1所示，表2为各类材料中一些化学键键能。将二者对比得出:除离子外，等离子体中的大多数离子能量均高于表格中化学键键能。这表明,利用等离子体可以破坏材料表面的化学键而形成新的化学键。
低温等离子体处理表面改性是将材料暴露在非聚合性气体的等离子中，通过等离子体对材料表面进行轰击，使高分子结构发生变化，从而达到对高分子材料表面改性的目的。等离子体处理主要针对惰性气体，有机聚合物材料经氧气、氮气、氢气、氩气等非聚合性无机气体处理后与空气接触，会在表面引入官能团，形成交联结构层或生成自由基。一般而言，等离子体对表面进行处理后，表面亲水性会大幅提高。
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