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閱讀：577發(fā)布時(shí)間：2023-8-31
DBD材料改性的效果與所采用的氣體類型有關(guān)，不同氣體電離后所產(chǎn)生的活性粒子類型不同，對(duì)材料表面的作用效果也不同。但通常上述四種作用同時(shí)發(fā)生。科研儀器定制反應(yīng)性氣體（N2、O2、CO、CO2、CF4等）中產(chǎn)生的DBD等離子體含有豐富的反應(yīng)性活性粒子，可直接與材料表面的大分子自由基結(jié)合，從而改變材料表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)。如氧氣DBD等離子體能在材料表面引入-OH、-COOH等大量的含氧基團(tuán)，且由于氧對(duì)材料表面的氧化分解，同時(shí)使材料表面發(fā)生刻蝕，從而使材料表面的水觸角降低，親水性增強(qiáng)。此外空氣、CO、CO2及其它含氧氣體DBD等離子體由于可以分解出原子氧，同樣具有氧氣DBD等離子體的作用。非反應(yīng)性氣體（H2、Ar、He）中產(chǎn)生的DBD等離子體隨含有大量活性粒子，但不能和材料表面自由基直接作用。因此用非反應(yīng)性氣體DBD等離子體進(jìn)行材料改性主要是利用等離子體中的高能粒子轟擊，使在材料表面產(chǎn)生大量自由基。處理后的自由基和空氣中的含氮含氧成分作用從而改變材料表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)，也可獲得材料表面親水性改變。若采用含有F、CL、Si的氣體和液體化學(xué)蒸汽作為反應(yīng)媒質(zhì)將其與He、Ar、N2等載氣混合進(jìn)行放電，可在表面引入含F(xiàn)、CL、Si的憎水性非極性基團(tuán)，或在表面生成憎水性膜，提高表面憎水性。另外用同樣形式的DBD放電處理不同的材料，作用效果也是不同的。處理含氧材料表面時(shí)，由于材料表面化學(xué)鍵斷裂分解成大分子碎片，進(jìn)入等離子體內(nèi)形成活性氧，將出現(xiàn)交聯(lián)、刻蝕、引入極性基團(tuán)三者的競(jìng)爭(zhēng)中；對(duì)于不含氧的材料，采用非反應(yīng)性氣體處理時(shí)只有處理后與空氣中的氧作用而引入極性基團(tuán)的過程。因此DBD材料表面改性時(shí)，應(yīng)靈活選用處理氣體和組合，控制其中的某個(gè)過程起作用，從而獲得希望的改性效果。
DBD等離子體放電材料改性效果除了受氣體性質(zhì)影響外，還與其它很多因素有關(guān)，如放電的電壓電流、放電功率、介質(zhì)種類、氣隙距離、氣體種類、電極布置、處理時(shí)間等。科研儀器定制DBD電離效率和改性效果，主要取決于放電敏感參量之間的匹配，這些放電敏感參量主要包括:激勵(lì)電源因素（電源類型、電源電壓、頻率、波形等）、放電氣體類型、放電反應(yīng)器結(jié)構(gòu)（電極結(jié)構(gòu)和阻擋介質(zhì)等）。一般來講，改性的效果隨著外公率、外加電壓、阻擋介質(zhì)介電常數(shù)的增加而增強(qiáng)。另外電源類型、電極形狀布置及處理時(shí)間等也對(duì)DBD等離子體材料表面改性有較大影響。通常可以通過選用不同類型的電源類型來達(dá)到不同的放電模式和工作效率。也可以通過改變電極形狀及其分布來提高DBD改性的效果和對(duì)一些形狀復(fù)雜的材料進(jìn)行改性處理。除上述因素外，要改性材料的表面狀態(tài)、化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)、清潔度以及活性粒子能量分布、相對(duì)含量、粒子流密度等，都會(huì)影響改性效果。因此DBD等離子體改性具有很強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性。
對(duì)DBD等離子體材料改性的診斷主要包括放電特性診斷和表面特性分析。放電特性診斷，主要利用電壓電流探頭來測(cè)量放電電壓電流波形，科研儀器定制利用電壓電流積分法或李薩如法計(jì)算傳輸電荷及放電功率，利用ICCD發(fā)光圖像拍攝獲得發(fā)光圖像空間分布及放電均勻性，利用光譜儀來測(cè)量放電空間活性粒子的種類和含量；材料表面特性分析主要利用表面分析手段獲得，可采用接觸角和表面能測(cè)量考察表面親水性和憎水性變化，采用XPS和FTIR分析表面化學(xué)成分變化。采用SEM和AFM分析表面樣貌和粗糙度變化。
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