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閱讀：811發(fā)布時間：2023-8-31
DBD材料改性的方法主要有兩種，一種是將需要改性的材料直接放入DBD放電空間進行處理，另一種是用強氣流將等離子體從放電空間吹出到材料表面進行處理。
相比較而言，種具有能量密度高的特點，實驗室設(shè)備定制可以對材料表面進行直接改性處理，是比較普遍的一種方式。但這種方式若控制不當(dāng)，能量密度過高會存在灼傷材料表面的風(fēng)險。第二種方式可以避免能量密度過高的風(fēng)險，也可以處理形狀較為復(fù)雜的材料，但由于噴射出來的等離子體原理能量場，可能會因為能量密度過低造成改性效果不理想。
材料表面改性需要通過斷開或者激活材料表面的化學(xué)鍵并形成新的化學(xué)鍵才能實現(xiàn)。DBD放電空間的氣體電離后，放電空間發(fā)生物理化學(xué)過程而產(chǎn)生大量的活性粒子為材料表面改性提供了條件，可以和材料表面相互作用使其材料表面發(fā)生氧化、刻蝕、裂解、交聯(lián)和聚合等各種物理化學(xué)反應(yīng)，從而使材料表面優(yōu)化，提高他們的應(yīng)用價值。
DBD等離子體表面改性是等離子體與材料表面相互作用的過程，這其中包括等離子體物理和等離子體化學(xué)兩個過程。這其中材料表面改性的機理可解釋為：等離子體中各種活性離子撞擊材料表面，在交換能量過程中引發(fā)大分子自由基進一步反應(yīng)，在材料表面引入新的基團并脫去小分子，實驗室設(shè)備定制該過程導(dǎo)致材料表面性能提高。研究表明，DBD等離子體材料表面改性后，材料表面主要發(fā)生四種物理化學(xué)變化：
①產(chǎn)生自由基。放電空間活性粒子撞擊材料表面，使表面分子化學(xué)鍵被打開，從而產(chǎn)生大分子自由基，使材料表面具有反應(yīng)活性；
②發(fā)生表面刻蝕。材料表面變粗糙，表面形狀發(fā)生變化；
③發(fā)生表面交聯(lián)。材料表面的自由基之間重新結(jié)合形成一層致密的網(wǎng)狀交聯(lián)層；
④引入極性基團。表面的自由基和DBD放電空間活性粒子結(jié)合從而引入具有較強反應(yīng)活性的極性基團。
DBD等離子體刻蝕是利用DBD放電空間的高能粒子轟擊材料表面，使表面產(chǎn)生凹凸，表面形狀發(fā)生變化?？涛g后氣表面粗糙度增加，從而粘附性、吸濕性特性增強。一般可通過采用惰性氣體等非反應(yīng)性氣體來使材料表面獲得良好的刻蝕效果。由于刻蝕過程是一個物理過程，刻蝕所產(chǎn)生的表面極性基團易與外接發(fā)生反應(yīng)而失去活性。因此表面刻蝕后的表面性能變化往往是不穩(wěn)定的，會隨著時間的推移而減弱，稱之為老化效應(yīng)。DBD等離子體化學(xué)改性是通過放電等離子體與材料表面相互作用而在表面引入功能基團，從而得到材料表面特性和原有功能不同的表面狀態(tài)。功能性基團的產(chǎn)生是DBD放電自由空間自由基與材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，因此自由基在DBD表面改性中起著重要的作用。實驗室設(shè)備定制一般可通過采用不同類型的氣體來控制DBD等離子體化學(xué)改性。例如，采用空氣進行材料改性，可在材料表面引入親水性基團，從而使材料表面的水觸角降低，親水性增強。DBD材料處理產(chǎn)生表面交聯(lián)是通過DBD放電等離子體與材料表面相互作用使其表面化學(xué)鍵斷裂，在材料表面產(chǎn)生的大分子自由基之間重新結(jié)合生成一種致密的網(wǎng)狀交聯(lián)層的過程。與此同時，材料表面還存在裂解反應(yīng)，這兩個過程在材料表面達到動態(tài)平衡。交聯(lián)多用來提高材料表面的表面能，改善親水性、憎水性、粘結(jié)性和阻燃性等表面特性。
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