plasma等离子表面处理对材料表面性能的影响

由于plasma等离子体具有激发温度低、产生的活性粒子浓度高、且活性粒子的种类和数量多于传统的表面改性方法、改性在比较温和的条件下得以实现等优点，故目前低温plasma等离子表面处理对材料表面改性已被广泛应用。低温等离子体是一种非平衡等离子体，具有较高的化学活性，在材料表面改性时使用低温等离子体其效果明显好于传统的化学法。

plasma等离子体对材料表面改性处理过程中，高速运动的电子可使反应的分子激发、电离或断裂成自由基碎片，离子与某些中性原子对材料表面有一定的刻蚀作用，还有一些中性原子与自由基会在材料表面沉积形成沉积层，增加材料表面活性成分，有效提升材料表面改性的效果。

plasma等离子体的产生方式

根据等离子体体系温度的不同，等离子体可分为高温等离子（HighTemperatureplasma）体和低温等离子体（LowTemperatureplasma）。高温等离子体只有在温度足够高时才能产生（T>108~109K），并不适用于对材料表面改性。相较于高温等离子体，低温等离子体的应用比较广泛，涉及能源、环境、化学、材料处理等诸多领域。地球上常温环境下低温等离子体很难稳定存在，因此需要利用人工方式来产生安全可控的低温等离子体。气体放电法是最常用的人工产生低温等离子体的方式，该法容易实现且产生效率高，可以得到安全稳定可控的低温等离子体，易于实现在材料表面改性的工程应用。

Plasma等离子表面处理对材料表面性能的影响

低温等离子体技术作为一种新型的分子活化手段，其独特的非平衡性可使热力学平衡条件下难以发生的反应在比较温和的条件下得以实现，目前低温等离子体表面改性技术已经取得了良好的研究进展，未来也会在材料表面改性领域发挥着重要的作用。低温等离子体对材料表面改性，相比较于传统的机械法、化学方法等表面改性方法，具有操作简便、易于控制、处理后所得到的表面均匀、细腻，对于被处理材料种类无要求等优点，既可以处理金属材料，也可以处理绝缘材料。通过低温等离子体对材料表面处理，可在不破坏材料整体性的前提下对其表面进行修饰，且处理温度低、节能高效、绿色环保，在材料处理的应用中受到了越来越多的关注。经过低温等离子体改性处理后，材料表面微观结构与性能发生改变，包括表面化学成分、润湿性、表面微观结构等。

Plasma等离子表面处理对材料表面化学成分的影响

利用光谱分析法，对经过低温等离子体改性后的材料表面化学成分进行分析，发现改性后的材料表面化学元素发生变化，表面化学官能团数量增加。表面化学元素与化学官能团的种类取决于低温等离子体改性是在什么气氛中进行的，如改性在空气中进行，由于空气中氧气的存在从而产生羧基；若改性在氨气气氛中进行，会在材料表面产生氨基；若改性在四氟化碳气氛中进行，会在材料表面产生羰基。

Plasma等离子表面处理对材料表面润湿性能的影响

润湿性是材料表面最重要、最基本的性能之一，低温等离子体改性后的材料表面的润湿性发生改变，当材料表面润湿性增加时，有利于材料进行粘接和表面涂覆涂层等；当材料表面的润湿性减小时，可实现材料的防水、自清洁等性能。等离子体对材料表面改性，通过改变材料的润湿性能，可以减小材料表面的接触角、增加亲水性，也可以增加接触角，增加材料的疏水性。

Plasma等离子表面处理对材料表面微观结构的影响

材料经过低温等离子体改性后，会在材料表面发生刻蚀作用，从而引起材料表面微观结构发生变化，即材料表面粗糙度增加，粗糙度增加会增大材料的比表面积，从而使材料表面对水的输送能力增强，可增加材料表面的亲水性。当材料需要粘接或涂覆涂层时，粗糙度的增加可增加材料与涂层的接触面积，增加机械结合强度。

plasma等离子体作为一种新型分子活化手段，存在着大量的、种类繁多的活性粒子，易于和材料表面发生反应，适用于材料表面的改性处理。Plasma等离子表面处理对材料表面微观结构和性能的影响，主要包括材料的表面化学元素、润湿性、表面微观结构等。