材料表面低溫等離子體改性原理

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2025-02-17

20世紀(jì)60年代，等離子體技術(shù)逐漸興起，發(fā)展至今等離子體在人類生活中幾乎無處不在，例如等離子電視、熒光燈等等。該技術(shù)在材料科學(xué)上的應(yīng)用也尤為顯著，新材料的的開發(fā)是通過等離子體技術(shù)將其表面改性，以便達(dá)到更高的性能，這是當(dāng)前新材料研發(fā)的重要手段。

等離子體改性主要具有如下優(yōu)點(diǎn):屬干式工藝,滿足當(dāng)下節(jié)能、環(huán)保的需求:②對所處理材料無特殊要求，具有普遍適用性;③加工時(shí)間短，僅為幾秒至幾分鐘:④只對材料表層進(jìn)行改性，對基體本身不造成損壞。因此，等離子體技術(shù)與傳統(tǒng)的改性技術(shù)相比具有較好的應(yīng)用效果。

等離子體簡介

等離子體基本概念
等離子體是氣態(tài)完全或部分電離所產(chǎn)生的非凝聚體系，所謂“電離”是指至少有一個(gè)電子脫離原子或分子，從而使原子或分子轉(zhuǎn)換成帶正電荷的離子。該體系包括原子、分子、離子激發(fā)態(tài)和亞穩(wěn)態(tài)等。體系內(nèi)部正負(fù)電荷數(shù)量相等,宏觀上呈電中性。

等離子體分類
等離子體的分類方法有很多，主要按溫度將等離子體分為熱平衡等離子體和非平衡等離子體。熱平衡等離子體中電子與粒子溫度相同，即Te=Ti,宏觀上處于平衡狀態(tài)，因其溫度在5000K以上，故又被稱為高溫等離子體。在非平衡等離子體系中，電子溫度可達(dá)到數(shù)萬度，而粒子溫度只有300~500K，因此，宏觀上呈現(xiàn)的溫度依舊很低，故被稱作低溫等離子體。

材料表面低溫等離子體改性原理
在等離子體對材料表面進(jìn)行改性的過程中，通常情況下通過撞擊材料表面，使材料表面原有化學(xué)鍵斷開以形成新的化學(xué)鍵。等離子體中各粒子能量參數(shù)范圍如表1所示，表2為各類材料中一些化學(xué)鍵鍵能。將二者對比得出:除離子外，等離子體中的大多數(shù)離子能量均高于表格中化學(xué)鍵鍵能。這表明,利用等離子體可以破壞材料表面的化學(xué)鍵而形成新的化學(xué)鍵。

低溫等離子體處理表面改性是將材料暴露在非聚合性氣體的等離子中，通過等離子體對材料表面進(jìn)行轟擊，使高分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而達(dá)到對高分子材料表面改性的目的。等離子體處理主要針對惰性氣體，有機(jī)聚合物材料經(jīng)氧氣、氮?dú)?、氫氣、氬氣等非聚合性無機(jī)氣體處理后與空氣接觸，會在表面引入官能團(tuán)，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)層或生成自由基。一般而言，等離子體對表面進(jìn)行處理后，表面親水性會大幅提高。