大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子表面處理原理

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：2023-10-25

介質(zhì)阻擋放電，是一種在高壓電極和接地電極之間插入阻擋介質(zhì)的氣體放電，阻擋介質(zhì)材質(zhì)有石英、玻璃、陶瓷、聚合物等多種類型。由于阻擋介質(zhì)的存在，當(dāng)給電極施加一定頻率的足夠高的交流電時，電流增長受限，放電不會發(fā)展成為火花放電或者弧光放電，放電聲音較小，也被稱為“無聲放電”。

按照結(jié)構(gòu)不同，大氣壓介質(zhì)阻擋放電可分為體介質(zhì)阻擋放電（VolumeDBD，VDBD）和表面介質(zhì)阻擋放電（SurfaceDBD，SDBD）。VDBD又可分為同軸介質(zhì)阻擋放電和平行板介質(zhì)阻擋放電。平行板介質(zhì)阻擋放電，特點是至少存在一個電極被阻擋介質(zhì)覆蓋，或者阻擋介質(zhì)懸浮于兩個電極之間的氣隙，在等離子體材料改性領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。對稱平行板介質(zhì)阻擋放電裝置的正負(fù)電極表面均被阻擋介質(zhì)覆蓋，電極與放電區(qū)域隔離開來，可以有效保護(hù)電極不被等離子體空間內(nèi)的活性粒子腐蝕。非對稱平行板介質(zhì)阻擋放電裝置和懸浮介質(zhì)平行板介質(zhì)阻擋放電裝置至少有一個電極裸露于等離子體放電空間中，裸露電極會受到等離子體放電空間內(nèi)的活性粒子影響，出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，但是單介質(zhì)的存在使得介質(zhì)總電容增加，氣隙間分壓減小，降低等離子體放電電壓。

大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子表面處理原理

大氣壓平行板介質(zhì)阻擋放電改性材料表面特性的過程：等離子體放電空間中存在大量活性粒子和輻射線，處于放電空間中的材料會受到這些物質(zhì)的影響，在材料表面發(fā)生能量轉(zhuǎn)移。活性粒子對材料表面的影響局限于幾個單分子層，也就是幾個到幾百個納米；輻射則具有一定的穿透作用，可以深入到材料表面以下幾微米。在各種活性粒子和輻射線的作用下，材料表面的活性大幅提高，形成若干個活性中心，與此同時材料表面還存在很多自由基團(tuán)。在大量自由基團(tuán)存在的活性中心，會發(fā)生聚合物降解、組分交聯(lián)等過程，還有大量官能團(tuán)的引入。

大氣壓平行板介質(zhì)阻擋放電等離子體應(yīng)用于材料表面處理時，等離子體放電空間中多數(shù)電子和離子的電子伏特在一到兩位數(shù)之間，這些粒子作用于材料表面時會打開材料表面原有的分子化學(xué)鍵，形成新的化學(xué)鍵，然后與材料表面附近的自由基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的化學(xué)結(jié)構(gòu)。在這些化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的同時，也會改變材料表面的物理結(jié)構(gòu)，比如材料表面粗糙度提升。大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子體中的能量達(dá)不到高能射線的范疇，對材料沒有穿透作用，為納米級改性，對材料結(jié)構(gòu)的影響較小。介質(zhì)阻擋放電等離子體作用于材料表面，會在引入極性基團(tuán)的同時提高材料表面的粗糙度，從而在不損壞材料本體結(jié)構(gòu)的前提下改善材料的親疏水性和界面性能。