等離子體處理技術原理及其作用

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-11-25

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

等離子體處理技術原理

在對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)為自由基化學反應。通?？捎^察到４種表面效應，即表面清洗、表面蝕刻、表面附近的分子交聯(lián)及表面化學結(jié)構(gòu)的改變。在一定程度上，每種效應都可能存在，但其中某種效應可能比其他效應更明顯，這取決于處理對象、氣體的化學性質(zhì)，以及儀器型號與儀器參數(shù)的設置。幾種表面效應單獨或協(xié)同作用，都會影響處理對象的黏附力。等離子體處理對提高材料之間的黏結(jié)強度有很好的效果。等離子體處理后黏附力的增大是由于處理后基材的潤濕性提升及材料表面的化學結(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作用下，梯度擴散進入基材的表面，從而產(chǎn)生各種通用的表面處理，包括鍵斷裂產(chǎn)生活性位點的表面活化、化學結(jié)構(gòu)和功能基團接枝、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處理過程如圖１所示。

圖1 等離子體的表面化學處理

等離子體處理對材料的作用

等離子體處理后材料表面發(fā)生巨大的化學和物理變化，包括：
———表面層化學性能的改變；
———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，其可導致材料表面化學鍵斷裂，從而在材料表面形成新的化學物質(zhì)，這將導致材料表面化學結(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致羥基（-OH）、醛基（-COH）及羧基（-COOH）等新的官能團的產(chǎn)生，這些官能團影響材料的潤濕性并有利于分子的接枝處理。

等離子體獨特的物理、化學性質(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域的開發(fā)。等離子體處理可獲得常規(guī)處理無法達到的效果。等離子體可僅針對物質(zhì)表面（最上層）而非整個材料產(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。等離子體處理技術的應用空間非常巨大。