等离子体表面处理缺点

所谓等离子体是物质的一种存在状态。通常物质以固态、液态、气态三种状态存在,但是在一些特殊情况下可以以第四种状态存在,如太阳表面的物质和地球大气电离层中的物质。这类物质所处在的状态称为等离子体状态，又称为物质的第四态。等离子体中存在于下列情况：处于高速运动状态的电子；处于激活状态的中性原子、分子、原子团(自由基)；离子化的原子、分子；分子解离反应过程中生成的紫外线；未反应的分子、原子等，但物质在总体上仍保持中性状态。

通过多种形式，如电弧放电、辉光放电、激光、火焰或者冲击波等，都可以使处于低气压状态下的气体物质转变成等离子体状态。如在高频电场中处于低气压状态的氧气、氮气、甲烷、水蒸气等气体分子在辉光放电的情况下,可以分解出加速运动的原子和分子，这样产生的粒子被解离成电子和有正负电荷的原子和分子。这样产生的带电粒子和电子在电场中加速时会获得高能量，并与周围的分子或原子发生碰撞，结果使分子和原子中又激发出电子，而本身又处于激发状态和离子状态，这时物质存在的状态即为等离子体状态。

等离子体表面处理技术是利用非聚合性无机气体（Ar、H2、N2、O2等）的等离子体进行表面反应（见图1），参与表面反应的有激发态分子、自由基和电子离子，也包括等离子体产生的紫外光的辐射作用。通过表面反应有可能在表面引入特定的官能团，产生表面侵蚀，形成交联结构层或生成表面自由基（见图2）。由于是真空紫外光对腐蚀有十分积极的影响，气体所产生的自由基和离子活性很高，其能量足以破坏几乎所有化学键，在任何暴露的表面引起化学反应。等离子体中粒子的能量大于聚合物材料的结合键能，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。这样可以改善材料表面的亲水性、粘结性以及生物相容性等特性。

等离子体表面处理的主要缺点如下：

等离子体表面处理每秒只能穿透几个纳米的厚度，所以污染层不能太厚，太厚的话等离子体处理的时间相对来说会变得很长，而且还很有可能洗不干净。

等离子体处理效果存在时效性的缺点，经过等离子体表面处理后的材料需要尽快适用，其存储时间短。

氧气等离子体表面处理的致命缺点是处理完的器件容易生成新的氧化物，变成二次污染。

采用等离体表面处理方法的另外一个缺点是处理的工艺复杂，控制不当会使材料表面损伤。

一般来说等离子体表面处理设备普遍都比较昂贵，这也是等离子体表面处理的一个比较不明显的缺点。