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閱讀：91發布時間：2025-2-22
由于plasma等離子體具有激發溫度低、產生的活性粒子濃度高、且活性粒子的種類和數量多于傳統的表面改性方法、改性在比較溫和的條件下得以實現等優點，故目前低溫plasma等離子表面處理對材料表面改性已被廣泛應用。低溫等離子體是一種非平衡等離子體，具有較高的化學活性，在材料表面改性時使用低溫等離子體其效果明顯好于傳統的化學法。
plasma等離子體對材料表面改性處理過程中，高速運動的電子可使反應的分子激發、電離或斷裂成自由基碎片，離子與某些中性原子對材料表面有一定的刻蝕作用，還有一些中性原子與自由基會在材料表面沉積形成沉積層，增加材料表面活性成分，有效提升材料表面改性的效果。
根據等離子體體系溫度的不同，等離子體可分為高溫等離子（HighTemperatureplasma）體和低溫等離子體（LowTemperatureplasma）。高溫等離子體只有在溫度足夠高時才能產生（T>108~109K），并不適用于對材料表面改性。相較于高溫等離子體，低溫等離子體的應用比較廣泛，涉及能源、環境、化學、材料處理等諸多領域。地球上常溫環境下低溫等離子體很難穩定存在，因此需要利用人工方式來產生安全可控的低溫等離子體。氣體放電法是的人工產生低溫等離子體的方式，該法容易實現且產生效率高，可以得到安全穩定可控的低溫等離子體，易于實現在材料表面改性的工程應用。
低溫等離子體技術作為一種新型的分子活化手段，其的非平衡性可使熱力學平衡條件下難以發生的反應在比較溫和的條件下得以實現，目前低溫等離子體表面改性技術已經取得了良好的研究進展，未來也會在材料表面改性領域發揮著重要的作用。低溫等離子體對材料表面改性，相比較于傳統的機械法、化學方法等表面改性方法，具有操作簡便、易于控制、處理后所得到的表面均勻、細膩，對于被處理材料種類無要求等優點，既可以處理金屬材料，也可以處理絕緣材料。通過低溫等離子體對材料表面處理，可在不破壞材料整體性的前提下對其表面進行修飾，且處理溫度低、節能高效、綠色環保，在材料處理的應用中受到了越來越多的關注。經過低溫等離子體改性處理后，材料表面微觀結構與性能發生改變，包括表面化學成分、潤濕性、表面微觀結構等。
Plasma等離子表面處理對材料表面化學成分的影響
利用光譜分析法，對經過低溫等離子體改性后的材料表面化學成分進行分析，發現改性后的材料表面化學元素發生變化，表面化學官能團數量增加。表面化學元素與化學官能團的種類取決于低溫等離子體改性是在什么氣氛中進行的，如改性在空氣中進行，由于空氣中氧氣的存在從而產生羧基；若改性在氨氣氣氛中進行，會在材料表面產生氨基；若改性在四氟化碳氣氛中進行，會在材料表面產生羰基。
Plasma等離子表面處理對材料表面潤濕性能的影響
潤濕性是材料表面最重要、最基本的性能之一，低溫等離子體改性后的材料表面的潤濕性發生改變，當材料表面潤濕性增加時，有利于材料進行粘接和表面涂覆涂層等；當材料表面的潤濕性減小時，可實現材料的防水、自清潔等性能。等離子體對材料表面改性，通過改變材料的潤濕性能，可以減小材料表面的接觸角、增加親水性，也可以增加接觸角，增加材料的疏水性。
Plasma等離子表面處理對材料表面微觀結構的影響
材料經過低溫等離子體改性后，會在材料表面發生刻蝕作用，從而引起材料表面微觀結構發生變化，即材料表面粗糙度增加，粗糙度增加會增大材料的比表面積，從而使材料表面對水的輸送能力增強，可增加材料表面的親水性。當材料需要粘接或涂覆涂層時，粗糙度的增加可增加材料與涂層的接觸面積，增加機械結合強度。
plasma等離子體作為一種新型分子活化手段，存在著大量的、種類繁多的活性粒子，易于和材料表面發生反應，適用于材料表面的改性處理。Plasma等離子表面處理對材料表面微觀結構和性能的影響，主要包括材料的表面化學元素、潤濕性、表面微觀結構等。
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