等離子表面改性原理

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)表時間：2023-11-09

等離子表面改性技術(shù)是應(yīng)用等離子體發(fā)生器產(chǎn)生的部分電離等離子體來對材料進(jìn)行處理的技術(shù)。等離子體具有不同于物質(zhì)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的性質(zhì)，是由自由電子、正負(fù)離子、自由基、光子和激發(fā)分子組成的復(fù)雜混合物，被認(rèn)為是物質(zhì)的第四種聚集狀態(tài)。

等離子表面改性作為一種清潔、環(huán)保、簡便的處理工藝，在各行各業(yè)中有了越來越多的應(yīng)用。等離子體的作用效果在處理材料表面100nm以下，只改變材料表面的性質(zhì)，而不影響材料的本體性能。因此，等離子表面改性技術(shù)在材料領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，包括改善材料材料的疏水性、親水性、染色性能、粘接性能和抗菌性等等。

等離子表面改性原理

當(dāng)材料經(jīng)過等離子體處理時，材料的表面會受到等離子活性粒子和紫外線光子的轟擊，這些粒子以不同的能量分布撞擊材料表面，使得活性物質(zhì)具有足夠的能量來分解化學(xué)鍵并在材料表面引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)類型及結(jié)果由工作氣體種類，放電電壓，頻率等條件共同決定。等離子體改性材料表面主要有以下4種方式：

等離子表面改性原理

(1) 表面清潔：在等離子體的轟擊下去除材料表面的雜質(zhì)和化合物，使氧化物、油脂等揮發(fā)清除，而材料的整體性能基本不受影響。

(2) 表面刻蝕：等離子體中的離子和中性物質(zhì)與基體表面的分子碰撞，改變基體表面形態(tài)，產(chǎn)生物理的刻蝕效果，使處理后的樣品表面粗糙化。目前多采用化學(xué)惰性大且成本較低的氬氣作為等離子體反應(yīng)氣體。

(3) 表面活化：活性等離子體在與材料表面發(fā)生碰撞時打破原有的共價鍵，并在處理材料上產(chǎn)生自由基，引入新的官能團(tuán)，使材料具有特定的性質(zhì)。

(4) 等離子體聚合法：通過控制工藝條件，把有機(jī)化合物的氣體（CF4、CH4、C2H6等）形成等離子態(tài)，使其在材料的表面形成一層薄的聚合物涂層，然后可以采用接枝的方法在材料表面形成支鏈，完成對材料表面的改性。

相對于傳統(tǒng)的化學(xué)濕法處理工藝，等離子表面改性材料有如下優(yōu)勢：（1）等離子表面改性可以在不改變基布特性的前提下只改善材料的表面性能；（2）等離子體對材料表面的作用僅涉及幾到幾百納米，只會改善材料表面性能，不影響基體性能；（3）等離子體改性是物理過程，化學(xué)物質(zhì)的消耗量很少。等離子表面改性技術(shù)是一種干式處理技術(shù)，在加工過程中不涉及水，可以大大減少對環(huán)境的污染，是一種環(huán)保的加工方式，符合碳達(dá)峰、碳中和的要求。