等離子體是被電離了的氣體，由電子、離子以及處于基態(tài)和激發(fā)態(tài)的中性物質(zhì)組成，屬于物質(zhì)的第四態(tài)。從宏觀來看，等離子體是電中性的，但其中又含有導(dǎo)電的自由載流子。實驗室中常通過向氣體施加高壓的方式引發(fā)氣體電離，從而生成等離子體。
依照熱力學(xué)平衡，可將等離子體分為高溫等離子體和低溫等離子體。
低溫離子體中的高能電子能夠在低溫條件下碰撞產(chǎn)生自由基、激發(fā)態(tài)的分子、原子、離子等化學(xué)活性種。使用低溫等離子體處理材料，可以激發(fā)材料表面分子發(fā)生電離，同時被處理的材料又始終處于較低的溫度，這使得材料整體的性質(zhì)不發(fā)生改變、組成成分不發(fā)生破壞。因此低溫等離子體技術(shù)被普遍用于污染物處理、納米材料合成、表面改性等領(lǐng)域。
由于低溫等離子體中存在大量活性粒子（如電子、離子、中性粒子、自由基等），因此當(dāng)?shù)入x子體作用于材料的表面時，能夠清潔材料表面的氧化物與雜質(zhì)；可以刻蝕材料表面，使材料表面變得粗糙，增大材料的比表面積；向材料表面注入自由基，與材料表面枝接聚合，構(gòu)成交聯(lián)結(jié)構(gòu)；在材料表面產(chǎn)生自由基和活性中心，增強(qiáng)材料表面反應(yīng)活性；電離氣體中的電子和離子的能量大約在幾至幾十電子伏特，與材料表面作用后可以打開分子間的化學(xué)鍵形成新鍵，并與放電空間所產(chǎn)生的自由基相結(jié)合，在材料表面引入新的極性基團(tuán)；可以直接向材料中注入離子完成摻雜，影響材料中載流子的遷移規(guī)律，改變材料表面特性。等離子體表面改性通常只作用于材料表面的幾百納米范圍內(nèi)，其能量不足以對材料本體造成損傷，是一種比較安全的處理手段。
不同的氣體電離后所產(chǎn)生的活性粒子的種類不同，因此對材料表面的改性效果也不同。反應(yīng)性氣體有O2、N2、CO、CO2和空氣等，所產(chǎn)生的等離子體中含有的化學(xué)活性種可以直接跟材料表面發(fā)生反應(yīng)，從而改變表面化學(xué)結(jié)構(gòu)；非反應(yīng)性氣體有Ar和He等，所產(chǎn)生的等離子體中的化學(xué)活性種不可以直接跟材料表面發(fā)生反應(yīng)，但是可以利用其中的高能粒子轟擊材料表面以產(chǎn)生大量的高活性自由基，從而改變材料表面的化學(xué)及物理性能。
因此等離子體技術(shù)已被為一種低能耗、作用周期短，更重要的是不產(chǎn)生化學(xué)廢物的固體材料表面改性工具，等離子體的能量高、同時作用溫度低，具有不可替代性，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、工業(yè)、微電子、環(huán)保、航天及航海等領(lǐng)域。
