冷弧空气等离子体射流表面处理技术分析
等离子表面处理
一、低温等离子体在糊盒、糊箱机中应用的原理低温等离子体中的粒子能量一般约为几个至十几电子伏特，大于聚合物材料的结合键能（几个至十几电子伏特），完全可以破裂有机大分子的化学键而形成新键，但远低于高能放射性射线，只涉及材料表面，不影响基体的性能。
处于非热力学平衡状态下的低温等离子体中，电子具有较高的能量，可以断裂材料表面分子的化学键，提高粒子的化学反应活性(大于热等离子体)，而中性粒子的温度接近室温，这些优点为热敏性高分子聚合物表面改性提供了适宜的条件。
通过低温等离子体表面处理，材料表面发生多种的物理、化学变化，或产生刻蚀而粗糙，或形成致密的交联层，或引入含氧极性基团，使亲水性、粘结性、可染色性、生物相容性及电性能分别得到改善。
射流型大气低温等离子处理机由低温等离子发生器、气体输送系统及低温等离子喷枪等部分组成。
低温等离子发生器产生的高频高压能量在喷枪内产生低温等离子体，借助空气气流将等离子体输送到腔体外到达工件表面，当等离子体与被处理的物体表面相遇时，产生了上述的化学作用和物理变化，表面得到了改性、清洁，去除了碳化氢类污物，如油脂、辅助添加剂等。
在糊盒机中，采用射流低温等离子炬处理胶结面工艺可以极大的提高粘接强度，降低成本，粘接质量稳定，产品一致性好，不产生粉尘，环境洁净。
是糊盒机提高产品品质的最佳解决方案。
由于射流型大气低温等离子体表面处理机喷射出的低温等离子体炬为中性粒子，不带电，因此，使用安全，可以处理下材料：★ 带有OPP, PP, PE覆膜的纸板★ 带有PET覆膜的纸板★ 带有金属镀层的纸板★ 带有UV涂层的纸板(UV油固化后本身不能脱层)★ 浸渍纸板★ PET,PP等透明塑料片材二.低温等离子技术在糊盒、糊箱机中具体应用现在的印刷包装工艺中,为保证印刷品在流通中不被蹭花，为了提高防水功能,或提高产品档次等，在印刷品表面都会做一层保护，有的上一层光油，有的复一层膜等。
上光工艺中UV上光相对较复杂一些，出现的问题可能更多一点，目前来说,因UV油与纸张的亲和力较差，而造成在糊盒或糊箱时经常会出现开胶的现象，而复膜后,因膜的表面张力及表面能会在不同的条件下有不同的值，大小忽异，再加上不同品牌的胶水所表现出的粘接性能不同，也经常会出现开胶现象，而一旦产品交到客户手上再开胶，就会有被罚款的可能，这些都令各厂家较烦恼，有的客户为了尽量减少出现以上情况，不惜加大成本尽量采购进口或国产高档糊盒胶水，但如果对化学品的保管不当，或其他原因，有时还是会出现开胶现象。
等离子体表面改性技术(报告)
等离子体表面改性技术……吴师妹整理I前沿材料表面处理技术是U前材料科学的前沿领域，利用它在一些表面性能差和价格便宜的基材表面形成合金层，取代昂贵的整体合金，节约贵金属和战略材料，从而大幅度降低成本。
科学技术和现代工业的发展，对摩擦、磨损、腐蚀和光学性能优异的先进材料的需要日益增长，这导致了整个材料表面改性技术的发展与进步，其中等离子体表面改性技术发挥了重要作用。
等离子表面处理因其性能的优势和低廉的成本已成为材料科学领域最活跃的研究方向之一。
2等离子体表面改性的原理等离子体是一种物质能量较拓的聚集状态，它的能量范用比气态、液态、固态物质都高，被称为物质的笫四态，存在具有一定能量分布的电子、离子和中性粒子，在与材料表面的撞击时会将自己的能量传递给材料表面的分子和原子，产生一系列物理和化序过程。
一些粒子还会注入到材料表面引起碰撞.散射、激发、重排、异构、缺陷、晶化及非晶化，从而改变材料的表面性能。
3等离子体表面改性技术的种类根据温度不同，等离子体可分为拓温等离子体和低温等离子体（包括热等离子体和冷等离子体）。
高温等离子体的温度高达10&K〜10吆，在太阳表面、核聚变和激光聚变中获得。
. 丘/体一般为稠离子体，冷等离子体一般为稀薄等离子体。
在材料表面改性技术中，溅射、离子镀、离子注入、等离子化学热处理丄艺应用的是在低压条件下放电产生的低压（冷）等离子体，而等离r 喷涂、等离r淬火及多元共渗相•化、等离子熔覆価冶金等工艺中应用的是低温等离子体中的稠密热等离子体，通常指压缩电弧等离子束流。
3.1低压（冷）等离子体表面处理技术近年来，低压等离子体在表面镀膜、表面改性及表面聚合方面发挥着越来越重要的作用。
3.1.1溅射和离子镀溅射镀膜是基于离子轰击靶材时的溅射效应，采用的最简单装置是直流二极溅射，其它类型的溅射设备有射频溅射磁控溅射、离子束溅射等，其中磁控溅射山于沉积速率高，是U前工业生产应用最多的一种。
大气压冷等离子体射流试验研究
附件2论文中英文摘要格式作者姓名：聂秋月论文题目：大气压冷等离子体射流实验研究作者简介：聂秋月，女，1982年9月出生，2005年9月师从于大连理工大学王德真教授，于2010年6月获博士学位。
中文摘要大气压冷等离子体射流是近年来兴起的一种新的大气压低温等离子体放电技术，是目前国际上等离子体科学与技术领域的研究热点之一。
其等离子体空间富集的离子、电子、激发态原子、分子及自由基等都是活泼的反应性物种，这些活性粒子数量大、种类多、活性强，易于和所接触的材料表面发生反应, 因此在材料表面处理方面有许多重要应用。
和传统方法相比, 大气压冷等离子体射流表面处理具有操作简单快捷、成本低廉、无废弃物、无污染等显著优点，无论在传统的材料制造、加工和改性等应用领域，还是在新兴的生物医学工程、环境工程、等离子体化工等领域都表现出了良好的应用前景，特别是在温度敏感材料（如生物材料）、复杂形状工件等的表面处理方面，更是显示出了独特的技术优势。
发展等离子体源、诊断等离子体参数、研究等离子体产生与发展的基本物理过程一直都是等离子体科学与技术研究中的重要方向。
本文以大气压冷等离子体射流为重点，开展了以下工作：1.发展了一种毫米量级毛细管针-环电极大气压冷等离子体射流装置，通过考察其电学、光学特性，研究了放电发展过程及等离子体性质。
结果表明：由于在电极设计上采用了曲率较大的毛细管针电极，因此在功率电极附近易于产生较强电场，可明显降低等离子体射流产生及维持电压；此外，由于环电极的引入，放电区间将同时存在两种不同的放电模式（即毛细管针电极尖端附近发生的放电以及毛细管针电极和接地环电极之间发生的介质阻挡放电），与此同时，在下游端环电极的作用下，放电区将形成一个纵向电场，更利于将放电区产生的等离子体引出,形成等离子体射流。
与传统的毛细管针电极射流装置及单环电极射流装置相比，该混合型结构可有效降低射流源工作电压，增强放电强度，提高活性粒子数量。
等离子表面处理
项目提纲一、项目背景等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，主要包括：电子、离子、中性基团、分子、光子，它是除去固、液、气相之外物质存在的第四态。
1879年英国物理学家William Crookes发现物质第四状态，1929年美国化学物理学家Langmuir发现等离子体。
等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。
等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间，空间物理，地球物理等科学的进一步发展提新的技术和工艺。
等离子体可分为两种：高温和低温等离子体。
高温等离子体如焊工用高温等离子体焊接金属。
现在低温等离子体广泛运用于多种生产领域。
例如：材料的表面处理（塑料表面处理、金属表面处理、铝表面处理，印刷、涂装及粘接前的等离子表面处理），此技术主要作用为清洗材料表面，提高表面的附着能力及粘接能力。
等离子技术具有极为广泛的应用领域，这使其成为行业中广受关注的核心表面处理工艺。
通过使用这种创新的表面处理工艺，可以实现现代制造工艺所追求的高品质，高可靠性，高效率，低成本和环保等目标。
等离子表面处理技术能够应用的行业非常广泛，对物体的处理不单纯的是清洗，同时可以进行刻蚀、和灰化以及表面活化和涂镀。
因此就决定了等离子表面处理技术必将有广泛的发展潜力。
也会成为科研院所、医疗机构、生产加工企业越来越推崇的处理工艺。
二、等离子技术简介射流型常压等离子处理系统由等离子发生器、气体管路及等离子喷枪组成。
等离子发生器产生高压高频能量在喷嘴钢管中被激活和被控制的辉光放电中产生了低温等离子体，借助压缩空气将等离子体喷向工件表面，当等离子体与被处理表面相遇时，产生了化学作用和物理变化，表面得到了清洁。
却除了碳化氢类污物，如油脂、辅助添加剂等。
根据材料成分，其表面分子链结构得到了改变。
建立了自由基团，这些自由基团对各种涂敷材料具有促进粘合的作用，在粘合和油漆应用时得到了优化。
等离子体技术
等离子体技术简介等离子体技术是一种基于等离子体状态的先进技术，其应用涉及多个领域，包括物理学、化学、材料科学等。
等离子体是一种由高能量粒子（如电子和离子）组成的高度激发态物质，具有极高的热量和能量。
等离子体技术的发展已经在多个领域中带来了重大的进展和突破，包括能源领域、材料领域和医学等。
等离子体技术在能源领域的应用等离子体技术在能源领域的应用十分广泛，包括核融合能源、等离子体切割、等离子体喷涂等。
核融合能源核融合能源是利用等离子体核聚变反应将轻元素（如氢）转化为更重元素（如氦）释放出巨大能量的一种能源形式。
核融合是太阳就是利用的能量产生方式，通过控制等离子体的温度和密度在真空中进行，实现等离子体中元素的聚变反应。
等离子体切割等离子体切割是利用高能等离子体射流来进行的一种材料切割技术，其具有高速、高能效、高精度的特点。
工业上常用的等离子体切割技术包括等离子弧切割和等离子火焰切割。
等离子体喷涂等离子体喷涂是利用等离子体射流将特殊涂料喷涂到材料表面的一种表面处理技术。
等离子体射流的高能量能够提高涂层的附着力和耐磨性，应用广泛于汽车、航空航天、电子等行业。
等离子体技术在材料领域的应用等离子体技术在材料领域的应用主要涉及表面处理、材料改性和薄膜制备等方面。
表面处理等离子体技术可以对材料表面进行清洗、活化和功能化处理。
例如，等离子体脱油技术可以去除材料表面的油污，提高粘接效果。
等离子体活化技术可以增加材料表面的活性官能团，提高涂层附着力。
等离子体功能化技术可以在材料表面引入特定功能化合物，赋予材料特殊的性能。
材料改性等离子体技术可以通过控制等离子体的能量和参数，改变材料的化学组成和物理性质。
例如，等离子体改性可以提高材料的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。
此外，等离子体改性还可以改变材料的表面粗糙度和润湿性。
薄膜制备等离子体技术可以制备各种功能薄膜，如防反射膜、硬质膜和导电膜等。
利用等离子体沉积技术，可以实现对材料表面进行定向沉积，获得均匀、致密的薄膜。
等离子技术
等离子技术第一篇：等离子技术概述等离子技术是一种应用广泛的高温物理技术，涉及电磁场、材料科学、化学、光学等多个领域。
等离子体是由电子和正离子组成的高能量带电气体，常见于自然界中太阳、闪电和流星等现象中。
等离子技术主要包括等离子体物理、等离子体工程和等离子体医学等分支领域。
在材料加工方面，等离子体技术被广泛应用于电子元器件制造、表面处理、纳米材料制备和材料改性等领域。
同时，等离子体技术也可以用于医学治疗，例如冷等离子体技术可以用于治疗皮肤病，热等离子体技术可以用于肿瘤治疗。
等离子体技术的工作原理是通过加热、电离或放电等方式将气体转化为等离子体。
等离子体在强电场作用下可以产生高能粒子，进而改变材料表面物理和化学特性。
例如，在材料表面处理中，等离子体可以去除材料表面杂质和氧化物，提高材料表面的粘附性和耐腐蚀性。
因为等离子体技术可以在常压或低压环境下运作，不依赖于加热或真空条件，具有无污染、高效率、低成本和广泛应用等优点。
等离子技术在电子工业、材料科学和环境保护等领域有着广泛的应用前景。
第二篇：等离子处理技术在材料加工中的应用等离子处理技术，是将原始材料表面加工或改变材料表面性质的方式，可以在常温下进行，无需真空和加热等特殊条件。
该技术以物理气相沉积为核心，将等离子体喷涂于材料表面，借助等离子体剥离、注入等作用改善材料性能。
等离子处理技术在材料加工中具有非常广泛的应用，常用于改善材料表面耐蚀性、增加材料抗磨损性、提高材料光学透明性和增强材料绝缘性等。
例如，等离子处理技术可用于改善飞机件表面的耐蚀性和涂层附着力，提高机身寿命和可靠性。
另外，等离子处理技术还可以应用于纳米材料合成和制备。
纳米材料因其较小的体积和特殊的物理、化学性质，被广泛应用于生物、光电、传感等领域。
等离子体技术是纳米材料合成中的一种重要手段，可以有效控制纳米材料的尺寸、形状和结构等特性。
此外，等离子处理技术还可以用于陶瓷、金属、复合材料和高分子材料等材料的改性。
《等离子体表面处理》课件
导电性能
通过四探针测试仪或Hall效应测试仪测量表面的导电性能， 评估等离子体处理对表面电学性能的影响。
PART 05
等离子体表面处理的优势 与局限性
等离子体表面处理的优势
01
02
03
04
高效性
等离子体表面处理技术能够在 短时间内对大面积的表面进行
总结词
等离子体是由部分或全部原子或分子处于激发态的电离气体，其整体呈中性。
详细描述
等离子体是由气体在足够高的电场或温度下被完全或部分电离，形成由带正电 的离子和带负电的电子组成的电离气体。在宏观上，这些带电粒子的净电荷为 零，因此等离子体整体呈中性。
等离子体表面处理技术的原理
总结词
等离子体表面处理技术利用等离子体的物理和化学性质，对材料表面进行激活、刻蚀、 沉积等处理。
通过引入智能化技术，实现等离子体 表面处理的自动化和智能化。
绿色环保
未来的等离子体表面处理技术将更加 注重环保和可持续发展。
新材料应用
随着新材料的不断涌现，等离子体表 面处理技术将在新材料领域得到更广 泛的应用。
处理，提高了生产效率。
环保性
等离子体表面处理技术不使用 化学试剂，减少了环境污染。
均匀性
等离子体能够均匀地覆盖处理 表面，保证了处理效果的均匀
性。
适用性广
等离子体表面处理技术适用于 各种材料和表面的处理。
等离子体表面处理的局限性
设备成本高
等离子体表面处理设备成本较 高，增加了生产成本。
处理厚度有限
等离子体表面处理工艺流程
预处理
清除工件表面的污垢和杂 质，保证处理效果。
等离子体表面处理技术的原理
等离子体表面处理技术的原理理论说明1. 引言1.1 概述等离子体表面处理技术是一种改变材料表面性质的有效方法，通过利用等离子体对材料表面进行激发和修改，可以实现润湿性能提升、去除污染物、改善粘附性能等目标。
这项技术已经在多个领域得到广泛应用，如电子器件制造、材料加工和生物医学等。
1.2 文章结构本文主要围绕等离子体表面处理技术的原理和理论进行探讨，以及相关的实验验证和应用案例分析。
文章共分为五个部分：引言、等离子体表面处理技术的原理、等离子体表面处理技术的理论说明、实验验证与应用案例分析以及结论与未来展望。
1.3 目的本文的目的在于深入探讨等离子体表面处理技术的原理和机制，并通过对相关实验研究和应用案例的分析来评估该技术的可行性和效果。
同时，本文还将探讨该技术所面临的挑战并展望其在相关行业中的未来发展前景。
通过本文的撰写，旨在增进读者对该技术的了解和认识，促进其在实际应用中的推广和发展。
2. 等离子体表面处理技术的原理2.1 等离子体介绍等离子体是由加热至高温状态下电离而成的气体，其中包含了正离子、负离子和自由电子。
等离子体在物理、化学和工程领域中广泛应用，尤其在表面处理方面有着重要的作用。
2.2 等离子体表面处理的基本原理等离子体表面处理技术是利用含能量较高的等离子体对材料表面进行物理和化学改变的过程。
通过将某种气体加热至高温并施加电场或直接暴露在电弧中，可形成稳定的等离子态。
这些带电粒子与材料表面相互作用时会产生各种效应，包括清洁、去除污染物、增强润湿性能、提升附着力等。
2.3 受控等离子体处理技术的发展和应用随着科技进步和相关研究的不断深入，受控等离子体处理技术在多个领域得到了广泛运用。
例如，在纳米制造、光电器件加工、涂层改性、材料表面改良等方面都有广泛的应用。
受控等离子体处理技术不仅能够提高材料表面的物理和化学性能，还可实现对材料性质的调控和优化。
以上是关于等离子体表面处理技术原理的基本说明。
等离子表面处理技术发展及应用
05
等离子表面处理技术的挑战与前景
技术瓶颈与解决方案
技术瓶颈
等离子表面处理技术在实际应用中面 临一些技术瓶颈，如设备成本高、处 理效率低、处理效果不稳定等。
解决方案
针对这些技术瓶颈，科研人员正在积 极探索新的技术路线和解决方案，如 优化设备结构、改进工艺参数、开发 新型等离子源等，以提高处理效率、 稳定性和降低成本。
市场需求与产业发展
市场需求
随着工业制造和表面处理领域的不断发展， 等离子表面处理技术的市场需求持续增长， 特别是在汽车、航空航天、电子、医疗器械 等领域，对等离子表面处理技术的需求尤为 迫切。
产业发展
为了满足市场需求，等离子表面处理技术的 相关产业正在快速发展，市场规模不断扩大， 技术水平和产业竞争力不断提升。
技术发展趋势与展望
技术发展趋势
等离子表面处理技术正朝着高效、环保、智 能化的方向发展，如开发高效能等离子源、 研究环保型等离子处理技术、实现智能化控 制等。
展望
未来等离子表面处理技术有望在更多领域得 到应用，如新能源、环保、生物医学等领域 ，同时技术的不断进步和创新将推动等离子 表面处理技术的进一步发展，为工业制造和
等离子体中的高能粒子能够轰击材料表面，使其粗糙度增加 ，亲水性提高；而低能粒子则主要通过注入方式与表面发生 化学反应，引入新的官能团或改变表面组成。
等离子体表面处理的技术特点
非接触式处理
等离子体与物质表面的相互作 用是在气体环境中进行的，避 免了直接接触对表面造成的损
伤。
环保性
等离子体处理过程中不使用化 学试剂，减少了对环境的污染 。
等离子表面处理Leabharlann 术发展 及应用• 等离子表面处理技术概述 • 等离子表面处理技术的基本原理与技
等离子体表面处理技术简介
第一部分
等离子技术简介
五、低压等离子体的应用
3、引入官能基团（亲水性/ 疏水性处理 ）高分子材料用N2、NH3、O2、SO2等气体的等离子体处理,
改 变表面的化学组成, 引入相应新的官能基团: COOH、 -SO3H 等。这些官能团可 使聚乙烯, 聚丙烯, 聚苯乙烯，聚四氟乙 烯等这些完全惰性的基 材变成官能团材料, 可以提高表面极性, 浸 润性, 可粘结性，反应 性, 极大地提高了其使用价值。与氧等离子 体相反, 而经含氟气
三、 等离子体种类
气体处于大气压状态并从外界获得大量能量 ， 得到的等离子体称为大气压等离子体。其
具 有温度高、强度大、破坏性强等特点。
低压等离子体
在低压气体的场合产生的等离子体称为低
压 等离子体。
第一部分
等离子技术简介
四、低压等离子设备
真空舱体 PLC
托盘
电极
等离子发生器 泵
7
第一部分Leabharlann 等离子技术简介可以
-NH2、-OH、-
体的低温等离子体处理,
氟 原子, 。
可在基材表面引入
使基材具有疏水性
第一部分
等离子技术简介
3、引入官能基团（亲水性/ 疏水性处理 ）
高分子材料-聚丙烯（Polypropylene）处理
O2-等离子 处理前
O2-等离子处理 后: 引入相应新的 官能基团—— 羰基
第一部分
等离子技术简介
Complexity of Process
五、低压等离子技术的应用
Si ze of Sy st e m
第一部分
1、清洗 / 蚀刻
等离子技术简介
五、低压等离子技术的应用
在进行清洗时，工作气体往往用氧气
低温等离子体射流聚合物表面改性实验报告
实验研究性报告低温等离子体射流聚合物表面改性实验姓名：徐梦洋学科、专业：物理1301学号：201398004完成日期：2015-05-04一．摘要实验采用大气压下氩气低温等离子体射流对聚合物（聚乙烯薄膜）进行表面处理，以改善聚合物的表面能，提高其表面亲水能力与表面粘接强度。
通过实验认识大气压低温等离子体放电的发生及其基本应用。
二．引言低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到气体的着火电压时，气体分子被击穿，产生包括大电子，各种离子，原子和自由基在内的混合体。
大气压等离子体的运行与操作都相对比较简单，运行成本也大大降低，而且可以很方便地实现在线运行，所以其利用范围与领域被极大拓宽，在材料表面处理、臭氧产生、废气处理、污水处理、薄膜制备等方面获得了广泛的应用.大气压放电等离子体目前主要有电弧放电、电晕放电、火花放电、流光放电等基本形式.产生方法主要有介质阻挡放电、尖端电晕放电、空心阴极放电以及大气压低温等离子体射流等.低温等离子体射流是目前被广泛研究的一种大气压等离子体放电形式.由于其具有移动性比较好的特点，所以目前在材料表面处理、薄膜制备、消毒灭菌以及水处理方面都得到广泛应用。
三．实验仪器中频放电功率源，大气压低温等离子体射流发生装置，气瓶，气体流量计，水接触角测试仪。
四、实验原理1．介质阻挡放电介质阻挡放电又称无声放电，在外电场E1的作用下，气体中的电子被加速，当E1达到某一值E年是就会产生电子雪崩。
气体被击穿，放电空间产生大量电子和离子。
电子在电极表面的绝缘层沉积下来并建立一个内电场E2，该内电场的方向与外电场的方向相反。
若忽略空间电荷场，则放电空间的总电场由（E1+E2）决定。
随着放电的发展，电极上积累的电荷足够多时，总电场地道不能再是电子加速到足够能量而产生碰撞电离。
则放电熄灭。
所以阻挡放电是一个不断产生熄灭的交替过程,产生的等离子体是典型的非平衡态低温等离子体。
介质介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作，通常的工作气压为10～10000。
高分子材料的等离子体表面处理分析
,也包括等离子体产生的紫外光的辐射作用。通
,产生表面侵蚀,形成交联结构层或生成表面自
,其中主要的是利用聚合性有机单体的等离子体聚合法
PCVD法乃至溅射制膜,如塑料表面的金属化处理。低温等离子体中基本粒子的能量范围 电子 离子 亚稳态粒子 紫外光/可见光 0～20 0～2 0～20 3～40 化学键的键能 C-H C-C C-N C-F 4.3 3.4 2.9 4.4 C=O C-Cl C=C C≡C 8 3.4 6.1 8.4
发现NH3 等离子体处理PP后与铝片的粘接强
N
等离子体处理的2倍多,通过研究表面的酸( 碱) 性质研究了NH3 等离子体处理的时
, 利用接触角计算得到的粘附功与剥离试验结果一致。Rozovskis 等[32]
用O2 等离子
,研究了处理条件,膜表面化学组成及形态与被覆Cu片粘接性能的关系。
,剥离强度增大；较高温度下延长处理时间对粘接性能亦有正面影响。
。
等离子体处理高分子材料,还能显著改善其与金属的粘接。Conley[29]
发现含氟气体( 如
等) 等离子体处理热塑性聚合物如PC、ABS等能增强与铝板的粘接。Guezenoc 等[30] 用
( 如O
、H2O等) 处理PP,真空下热压到低碳钢板上,与未处理热压样品
,测得剪切强度大大提高。Tatoulian 等[31]
等离子体撞击材料表面时，除了将自身的能量传递给材料表层分子外，还可能引起表面
使表面吸附的气体或其他物质的分子发生解析；部分粒子也可能发生自溅射，一些粒
5～50nm；材料内部分子受
引起电子层受激发产生电子跃迁，同时引起溅射和辐射；浅表层的电子也可能逃逸
不同放电方式比较
射频（Radio Frequency - RF）是指在一定频率波段，其定义比较模糊。广义的 射频指从声波波段到光波波段之间的所有电磁波，频率为10KHz-300GHz。也有 定义RF频段为300KHz～30GHz。在无线通信领域，由于有基带，中频，射频， 微波的划分，射频通常指几百MHz到几个GHz之间的信号。所以可以说 13.56MHz这个频率属于射频波段，但是射频波段不是单指这一个频率。
放电就会出现在间隙中，这种放电的外观特征远看貌似低气压下的辉光放电，发出
接近兰色的光。近看，则由大量呈现细丝状的细微快脉冲放电构成。只要电极间 的气隙均匀，则放电是均匀、漫散和稳定的。这些微放电是由大量快脉冲电流细丝
组成，而每个电流细丝在放电空间和时间上都是无规则分布的，放电通道基本为圆
柱状，其半径约为0.1~0.3mm，放电持续时间极短，约为10~100ns，但电流密度却 可高达0.1~1kA/cm2，每个电流细丝就是一个微放电，在介质表面上扩散成表面放 电，并呈现为明亮的斑点。这些宏观特征会随着电极间所加的功率、频率和介质的 不同而有所改变。如用双介质并施加足够的功率时，电晕放电会表现出“无丝状”、 均匀的兰色放电，看上去像辉光放电但却不是辉光放电。这种宏观效应可通过透明 电极或电极间的气隙直接在实验中观察到。当然，不同的气体环境其放电的颜色 是不同的。
的电子雪崩。因此，在放电开始前间隙中必须存在大量的种子电子，而长寿命的亚稳态 及其彭宁电离可以提供这些种子电子。根据10ns暴光的ICCD拍摄的放电图像，Radu小组 发现，在大气压惰性气体He、Ne、Ar、Krypton的DBD间隙中，可以实现辉光放电。除了 辉光放电和丝状放电之外，还存在介于前两者之间的第三种放电模式--柱状放电。
介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge, DBD) 介质阻挡放电(DBD)是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电又称介质阻 挡电晕放电或无声放电。介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作，通常 的工作气压为104～106。电源频率可从50Hz至1MHz。电极结构的设计形式多种多样。 在两个放电电极之间充满某种工作气体,并将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖,也 可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加足够 高的交流电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电。在实 际应用中，管线式的电极结构被广泛的应用于各种化学反应器中，而平板式电极结构
等离子体表面技术及应用
等离子表面技术原理
2） 引入官能基团:高分子材料用N2、NH3、O2、SO2等气体的等离子体处理, 可以改变表 面的化学组成,引入相应新的官能基团: -NH2、-OH、-COOH、-SO3H 等.这些官能团可使 聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯，聚四氟乙烯等这些完全惰性的基材变成官能团材料,可以提高表面 极性,浸润性,可粘结性，反应性,极大地提高了其使用价值。与氧等离子体相反,而经含氟气体 的低温等离子体处理, 可在基材表面引入氟原子, 使基材具有憎水性。
等离子表面技术原理
4） 等离子体的接枝: 就是通过等离子体前处理使高分子材料表面生成活性自由基,由此引发乙烯基单体在材料表面 上聚合。等离子体还可以引发一些不规则的表面(如瓶子的内壁) 进行接枝反应。选择适当的 接枝单体,控制恰当的接枝反应条件可改变材料的亲水或拒水性、粘附性、防腐、耐磨、导电 性及渗透选择性及生物相容性等。因此等离子体接枝是极富创造性和应用前景的。
等离子表面技术的应用
血液过滤器的内壁和滤芯都需要等离子体的抗血凝处理,以提高其过滤能力和使 用寿命.
等离子表面技术的应用
医学免疫测试用的测试板和测试管经等离子体的官能团化以后,实现了抗体在上面的共价 结合, 克服了以前只靠物理吸附,产品不稳定,变异系数大,成本高的缺点.
等离子表面技术的应用
生物传感器的电极 碳膜经过等离子体 活化,提高了酶和 抗体固定的稳定性 ,可以实现电极重 复使用.
等离子表面技术的应用
• 生物医用材料 • 是指用于医疗的能植入生物体或能与生物组织相结合的材料。 因此作为生物医用材料,除了
要具有一定的功能特性和力学性能外,还必须满足生物相容性的基本要求。包括血液相容性和 组织相容性两部分。前者表示材料与血液之间相互适应的程度,而后者反映材料与除了血液以 外的其他组织之间相互适应的能力。
低压大气等离子表面处理
低压大气等离子表面处理一、介绍低压大气等离子表面处理技术低压大气等离子表面处理技术是一种利用低温等离子体对材料表面进行改性的技术。
它具有非接触、无污染、高效率、易于控制等优点，被广泛应用于材料表面改性、清洗、涂覆、附着力增强等领域。
二、低压大气等离子表面处理技术的原理低压大气等离子表面处理技术是通过将气体放电产生的等离子体与材料表面相互作用，从而改变材料表面化学成分和物理结构的一种方法。
当气体放电时，会产生大量的自由电子和正负离子，这些带电粒子在外加电场作用下形成了一个高度活跃的等离子体。
这个等离子体可以通过调整工艺参数来控制其密度和能量，从而实现对材料表面进行定向改性。
三、低压大气等离子表面处理技术的应用领域1. 材料清洗：利用低压大气等离子体对材料表面进行清洗，可以去除表面的有机污染物和氧化层等，从而提高材料的表面质量。
2. 表面涂覆：利用低压大气等离子体对材料表面进行改性，可以增强其表面活性，提高涂层的附着力和耐腐蚀性。
3. 附着力增强：利用低压大气等离子体对材料表面进行改性，可以增强其表面活性，从而提高各种涂层、胶水和粘合剂等的附着力。
4. 生物医疗：利用低压大气等离子体对生物材料进行改性，可以使其表面具有抗菌、抗炎和生物相容性等特性。
5. 纳米材料制备：利用低压大气等离子体对纳米材料进行制备和修饰，可以控制其形貌、结构和功能。
四、低压大气等离子表面处理技术的工艺参数1. 气体种类：常见的气体包括氮气、氧气、空气、氩气等。
2. 放电功率：放电功率越高，则产生的等离子体密度和能量越大。
3. 处理时间：处理时间越长，则对材料表面的改性效果越明显。
4. 处理距离：处理距离越近，则对材料表面的改性效果越强。
5. 气体流量：气体流量越大，则等离子体密度越高，但也会增加能量损失和气体浪费。
五、低压大气等离子表面处理技术的优缺点1. 优点：（1）非接触式处理，无需机械接触，不会损伤材料表面；（2）无污染，不会产生废水、废气和废渣；（3）高效率，可以快速完成对材料表面的改性；（4）易于控制，可以通过调整工艺参数来控制等离子体密度和能量；（5）适用于各种类型的材料表面处理。
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冷弧空气等离子体射流表面处理技术介绍
一.冷弧空气等离子体射流表面处理的必要性
传统的表面处理用湿法，采纳化学溶剂浸泡擦洗。
湿法不具有普适性，处理速度慢，特不是化学溶剂会造成二次污染，使得人们必须查找新的表面处理技术。
低温等离子体具有极强的化学活性，在室温下能够引起多种化
学反应或物理刻蚀，而基质材料的本体性能不受阻碍。
通过低温等离子体表面处理，材料表面发生多种的物理，化学变化，或产生刻蚀而粗糙，或形成致密的交联层，或引入含氧极性基团，使材料表面清洁、活化，改善材料表面的亲水性、粘结性、可染色性、生物相容性及电性能。
它的这种专门性能能够对塑料、橡胶、金属、半导体、陶瓷和玻璃、复合物、纺织品、泡沫等进行表面改性，以及金属和非金属的粘接表面处理，因此能够广泛应用于汽车、航空、家用电器、包装材料、医疗器械、电子、机械、建筑、纺织和生物医学工程等领域。
在一般情况下，低温等离子体表面处理能够采纳低气压等离子体技术，但由于要使用真空系统，常常具有专门大的局限性，也使得花费过大。
常压等离子体技术使表面处理变得简单而廉价。
常压等离子体产生的方法有：一是电晕放电等离子体，二是冷弧放电等离子体，三是射频放电等离子体（包括同轴型和平板多孔型），四
是介质阻挡放电等离子体。
其中射频放电须用氦气工作，无法广泛应用；电晕和介质阻挡放电会产生大量臭氧，污染使用环境。
因此，冷弧空气等离子体射流表面处理是最廉价、最有用的技术。
它用于表面处理有专门大的优势，它的优点在于
1．属于干式工艺，省能源，无公害，满足节能和环保的需要；2．使用空气，无臭氧污染，价格专门廉价，时刻短，效率高；3．对所处理的材料无严格要求，具有普遍适应性；
4．可处理形状复杂的材料，材料表面处理的均匀性好；
5．反应环境温度低；
6．对材料表面的作用仅涉及几到几百纳米，材料表面性能改善的同时，基体性能不受阻碍。
这种技术通过十几年的进展差不多逐步成熟，在国外差不多有一些髙技术公司在大力推广和使用这类技术。
国内也有一些实验室开始着手推广这类技术。
我们在已有的技术基础上不失时机的进行
了冷弧空气等离子体射流技术的研发和应用，取得了长足的进展。
二. 冷弧空气等离子体射流技术的特点
几十年来，等离子体炬（plasma torch ）的个工业应用差不多众所周知，例如，氩弧焊、空气等离子体切割机
和等离子体喷涂等。
这些设备中的核心部件通常
称为等离子体炬，其等离子体中心温度达数千
度，是“热”等离子体。
近年来，人们为了进行有机材料，例如橡胶表面进行处理，以改善表面附着力，将等离子体炬的技术低温化和小型化，将“热弧”变为“冷弧”研制成冷弧空气等离子体射流（参见图1）表面处理设备，喷枪出口温度仅数百度，甚至更低，同时差不多开始向家用电器和汽车工业推广应用。
有些高技术公司，例如德国plasmatreat inc.将这种技术产品化，能够用于高速在线处
图1 冷弧等离
子体射流。
理，并差不多进入国际市场。
三.冷弧空气等离子体射流表面
处理的原理
流经冷弧等离子体射流枪
图2 常压等离子体表面处理原的空气气流能够产生包括大量的氧原子在内的氧基活性物质，氧基等离子体照耀基板，能够使附着于基板上的有机污染物“C”元素的分子分离，并变成二氧化碳后被清除；同时能够提高接触性能，从而能够提高接合强度和可靠性。
参见图2。
四.冷弧空气等离子体射流表面处理的工业应用
1.不锈钢薄板对焊处的焊前处理
不锈钢薄板对焊在工业中应用专门普遍，例如太阳能热水器的内桶确实是用0.4mm的不锈钢薄板卷成圆筒对焊制成。
为了达到焊接要求，必须对焊接处进行必要的清洗。
目前的清洗方法是湿法－
人工用化学清洗剂擦洗，清洗成本高，有污染，专门难实现自动化。
等离子体射流清洗技术是干法，运用于薄板对焊的前处理，可代替传统的人工用化学清洗剂擦拭，降低了清洗成本，可提高焊接质量，减少对环境的污染，可实现焊接区清洗的自动化。
试验现场参见图3
，试验结果参见图4。
图3是液晶玻璃经等离子体
清洗后的有关数据。
图中显示出，液晶玻璃经常压等离
图3 实验现场照片。
不锈钢薄
板两边相对被压紧在焊接床
上。
左侧为清洗枪，在前；右
图4 对比试验照片。
上两样品
是用等离子射流清洗的；下两
2.塑料板的表面处理
塑料类，例如木塑是能够代用木材的新型材料，但表面油漆相当不易，这就大大限制了应用范围。
假如用化学方法处理，价格高，污染大。
为此，我们研究用空气等离子体射流处理。
经等离子体射流照耀后会发生明显的变化：颜色略有变浅，反光度降低，呈亚光性；用手触摸能够感受到表面略有粗糙；特不是使喷漆的附着性能大大增强。
为此，我们进行了经等离子体处理前后的附着力测试。
测试方法：用划刀在待测部件表面划出垂直井字结构划痕，用软毛刷轻刷划线表面去掉碎沫。
用透明胶带贴于划线上，胶带与样品间应无气泡，保持1～2分钟；以约60度角度恒定速度将胶带撕起。
观看划线及正方形的完整度以推断附着力的大小。
图4是测试结果。
3. 橡胶制品的处理
橡胶在我们日常生活中大量使用，例如汽车的门封条。
它的表面也必须上漆处理，否则易粘，也不够美观。
目前是用化学清洗，既是离线的，又会污染环境。
用在线等离子体处理是理想的解决方
A 未用等离子体射流处理木塑板材
B 用胶带粘贴并撕下后的照片。
喷漆后划线照片。