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閱讀：76發(fā)布時(shí)間：2025-2-22
等離子體是除物質(zhì)固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)之外的第四態(tài)，是一種電離而來(lái)的氣體物質(zhì)，是含有正負(fù)離子、電子和自由活性基團(tuán)等的集合體，在宏觀上正電荷和負(fù)電荷電量基本一致，呈電中性，因此稱為等離子體。在實(shí)驗(yàn)室中，產(chǎn)生等離子體的形式多采用氣體放電。
低溫等離子體表面處理是通過(guò)等離子體氛圍中由電子、離子和中性粒子組成的中性集合體與被處理材料的表面進(jìn)行碰撞，適當(dāng)?shù)目刂频入x子體的理化條件，將等離子體自身的能量傳遞給材料表面的分子或者原子，按照需求改變高分子材料的表面性能和改變材料的表面粗糙度。產(chǎn)生的等離子體因被不同的工作氣體激發(fā)，具有對(duì)材料表面不同的處理效果。
聚合性氣體和不具有聚合性氣體是氣體放電主要選用的兩大類氣體，氣體放電法是目前實(shí)驗(yàn)室中用來(lái)產(chǎn)生等離子體的方法。
聚合性氣體和不具有聚合性氣體經(jīng)過(guò)放電產(chǎn)生的活性粒子有著較大的區(qū)別，而這些活性粒子和高能電子與被處理的材料之間的相互作用機(jī)理也不相同，聚合性氣體處理后的材料表面形成接枝聚合物。值得注意的是等離子體表面接枝只能發(fā)生在固體材料表面，在反應(yīng)過(guò)程中，固體材料本身不參與等離子體接枝反應(yīng)或者其極少一部分被等離子體活化與接枝單體結(jié)合。等離子體接枝反應(yīng)多為非均相反應(yīng)，除被改性的固體材料外，接枝所用的前驅(qū)體體多采用氣相或者是液相。接枝聚合物是在等離子體接枝的基礎(chǔ)上，聚合性氣體及前驅(qū)體與固體材料表面的接枝單體發(fā)生聚合反應(yīng)，形成具有特殊性能的接枝聚合物層，因此使被改性的材料獲得新的顯著的性能，而且這種改性不會(huì)對(duì)被改性材料本體性能造成影響。
非聚合性的氣體，如N2、CO2、He、Ar和H2等氣體，通過(guò)氣體放電產(chǎn)生的等離子體，這些等離子體包含著大量活性粒子，能量的傳遞使材料表面發(fā)生斷鍵，這些斷鍵的表面形成活性自由基，使材料表面活性提高，材料表面與這些非聚合性氣體和放電產(chǎn)生的衍生物進(jìn)而形成具有特殊性質(zhì)的基團(tuán)。例如，在高能電子轟擊下，對(duì)被處理材料表面進(jìn)行刻蝕的過(guò)程中，等離子體中的高能活性粒子對(duì)材料表面的轟擊作用能夠顯著改變材料表面的微觀形貌，從而實(shí)現(xiàn)材料表面粗糙度的轉(zhuǎn)變。然而，這種通過(guò)等離子體刻蝕處理的效果存在一定的時(shí)效性，即隨改性后時(shí)間的增加，改性效果會(huì)逐漸變差。
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