低溫等離子體放電可以產生具有活性的物質，所以被廣泛用于改變材料特性的各個領域。而在對有機高分子材料的表面改性工藝中，等離子體在不改變材料基底也行的前提下，通過改變材料的表面層微結構、表面層物理性質以及表面層化學特性，在高性能材料、符合材料和材料等研究領域提供了新的解決方案。
在等離子體放電中，當等離子體中電子能量與此鍵能相當，則在等離子處理過程中電子對材料表面轟擊很可能使化學鍵產生斷裂或是與其發生刻燭作用。材料表面和外來的單體在等離子體作用下發生反應，并且由于等離子相中電子、激發態原子分子、自由基、光子等粒子的存在，使得體系具有豐富的化學活性。
除了電子的轟擊外，等離子體的能量可通過光福射、中性分子流和離子流作用于材料表面。在等離子體系中的中性粒子將通過連續不斷地轟擊固體表面將能量轉移給高分子材料。這些中性粒子的能量具有四種形式：動能、振動能、離解能和激化能。動能和振動能只對高分子材料起加熱作用，而自由基離解能則通常是通過引起材料表面的各種化學反應而得到消散的，也可與表面的自由基結合而使材料加熱。激化分子和原子是以與固體表面碰撞而達到消散的。這些亞穩態分子和原子的能量通常大于材料的離解能，因而在碰撞過程中會產生聚合物自由基，促使纖維表層產生刻燭、交換、接枝和共聚等反應。此外，由于材料在處理過程中，等離子體中的分子、原子和離子滲入到材料表層，使材料表面的原子逸入等離子體中。這個過程可以達到常規方法難以達到的化學和物理改性效果，它使表面大分子鏈斷裂，呈微觀不平的粗糖狀態，為進一步改性表面性質創造條件；或在表面生成離子、自由基而改變材料表面的親水性、滲透性、導電性以及分子量等。另外，聚合物表面的結晶相和無定形相的比例也可能發生變化。
一般認為，在經過等離子體表面處理后，材料表面主要發生4種物理化學變化：
產生自由基：放點空間活性離子撞擊材料表面使表面分子化學鍵被打開從而產生大分子自由基，使材料表面具有活性。
表面刻蝕：使材料表面變得粗糖，增加材料比表面積，是表面形貌發生變化。
表面交聯：將材料表面的自由基之間重新結合，形成一層致密的網狀交聯層。
引入極性基團：表面的自由基與等離子體放電區間的氧、氮等活性粒子結合從而引入具有較強反應活性的極性基團。
這種物理化學變化的作用效果由材料基體性質、等離子體氣相組成以及等離子體激勵源性質共同決定。
