等離子體處理技術(shù)原理及其作用

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(shí)間：2022-11-25

等離子體處理是一種干法加工技術(shù)。作為一種可顯著減少有毒化學(xué)污染的新型整理技術(shù)，等離子體處理技術(shù)具有較廣泛的應(yīng)用前景。等離子體處理技術(shù)適用于改變材料表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)和形貌。低壓等離子體處理技術(shù)廣泛用于材料的表面改性。在材料表面應(yīng)用等離子體表面改性處理可提高其表面性能。

等離子體處理技術(shù)原理

在對(duì)材料表面等離子體處理過程中，等離子體產(chǎn)生的高能粒子和光子與基材表面發(fā)生劇烈的相互作用，這種相互作用通常表現(xiàn)為自由基化學(xué)反應(yīng)。通?？捎^察到４種表面效應(yīng)，即表面清洗、表面蝕刻、表面附近的分子交聯(lián)及表面化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變。在一定程度上，每種效應(yīng)都可能存在，但其中某種效應(yīng)可能比其他效應(yīng)更明顯，這取決于處理對(duì)象、氣體的化學(xué)性質(zhì)，以及儀器型號(hào)與儀器參數(shù)的設(shè)置。幾種表面效應(yīng)單獨(dú)或協(xié)同作用，都會(huì)影響處理對(duì)象的黏附力。等離子體處理對(duì)提高材料之間的黏結(jié)強(qiáng)度有很好的效果。等離子體處理后黏附力的增大是由于處理后基材的潤(rùn)濕性提升及材料表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變所致

等離子體

氣體在電磁力的耦合作用下產(chǎn)生等離子體介質(zhì)，這種等離子體介質(zhì)包含離子、電子、中子、光子、自由基、亞穩(wěn)態(tài)激發(fā)粒子和分子，以及室溫的動(dòng)態(tài)混合，等離子體處理可使材料表面功能化且不影響其整體性能。這些等離子體粒子在電磁場(chǎng)作用下，梯度擴(kuò)散進(jìn)入基材的表面，從而產(chǎn)生各種通用的表面處理，包括鍵斷裂產(chǎn)生活性位點(diǎn)的表面活化、化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能基團(tuán)接枝、材料揮發(fā)去除（蝕刻）、表面污染物或?qū)咏怆x（清洗），以及保形涂層的沉積等。等離子體的表面化學(xué)處理過程如圖１所示。

圖1 等離子體的表面化學(xué)處理

等離子體處理對(duì)材料的作用

等離子體處理后材料表面發(fā)生巨大的化學(xué)和物理變化，包括：
———表面層化學(xué)性能的改變；
———表面層結(jié)構(gòu)的改變；
———表面層物理性能的改變;

電子碰撞和光化學(xué)作用的分子分離將產(chǎn)生包含高密度自由基的等離子體，其可導(dǎo)致材料表面化學(xué)鍵斷裂，從而在材料表面形成新的化學(xué)物質(zhì)，這將導(dǎo)致材料表面化學(xué)結(jié)構(gòu)和形貌的改變，材料表面的比表面積將顯著增大。材料表面的等離子體處理將導(dǎo)致羥基（-OH）、醛基（-COH）及羧基（-COOH）等新的官能團(tuán)的產(chǎn)生，這些官能團(tuán)影響材料的潤(rùn)濕性并有利于分子的接枝處理。

等離子體獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)及溫度范圍特性，使其成為材料表面處理的有效工具。等離子體低溫（避免破壞試樣）﹑干燥﹑環(huán)保及非平衡的等處理特性適用于新材料和新的研究領(lǐng)域的開發(fā)。等離子體處理可獲得常規(guī)處理無法達(dá)到的效果。等離子體可僅針對(duì)物質(zhì)表面（最上層）而非整個(gè)材料產(chǎn)生作用。處理過程的高成本可通過高附加值產(chǎn)品獲得回報(bào)。等離子體處理技術(shù)的應(yīng)用空間非常巨大。