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等離子體是由大量處于非束縛態(tài)的帶電粒子組成的多粒子體系，它是自然界中除固、液、氣三態(tài)外，物質(zhì)存在的第四態(tài)。等離子體分為高溫等離子體和低溫等離子體。高溫等離子體只有在溫度足夠高時(shí)才能發(fā)生，太陽(yáng)和恒星不斷地發(fā)出這種等離子體，其粒子溫度高達(dá)千萬(wàn)甚至上億攝氏度，可用于能源領(lǐng)域中的可控核聚變；低溫等離子體在常溫下就可以發(fā)生，其電子溫度也可達(dá)上千乃至數(shù)萬(wàn)攝氏度，能使分子或原子激發(fā)、離解、電離、化合。

低溫等離子體也稱非平衡態(tài)等離子體，一般是指電子、離子、中性粒子的溫度Te，Ti，Tn，滿足Te>>Ti且Te>>Tn。之所以稱為低溫等離子體，主要是質(zhì)量大的離子和作為等離子體本體的中性粒子一般都處在室溫，它整體對(duì)外表現(xiàn)出很低的溫度；而又被稱為非平衡態(tài)等離子體，主要是電子的溫度可以達(dá)到幾個(gè)eV（幾萬(wàn)度），與離子、中性粒子沒(méi)有達(dá)到熱平衡。

等離子表面處理機(jī)處理原理

等離子表面處理機(jī)通過(guò)對(duì)氣體放電就可以產(chǎn)生低溫等離子體。對(duì)氣體施加電壓，一些游離的電子在外電場(chǎng)的作用下開始加速，高速的電子會(huì)與氣體的原子或分子發(fā)生碰撞。如果電子的能量沒(méi)有達(dá)到原子的最低電離能，電子就會(huì)跟原子發(fā)生彈性碰撞，由于電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子的質(zhì)量，在彈性碰撞中電子幾乎不失去能量，而接著被電場(chǎng)加速。當(dāng)電子的能量達(dá)到原子的最低電離能時(shí)，就會(huì)發(fā)生非彈性碰撞，原子吸收電子的能量而發(fā)生電離，除了發(fā)生電離外，還會(huì)有激發(fā)躍遷、退激輻射，產(chǎn)生大量的光子和處于亞穩(wěn)態(tài)的原子；如果氣體含有分子和化合物，由于低溫等離子體的碰撞不是很劇烈，會(huì)有游離態(tài)的未成對(duì)的原子和中性基團(tuán)產(chǎn)生，它們都具有很高的化學(xué)活性。

低溫等離子體中粒子能量參數(shù)范圍為：

電子能量為0～20ev；

離子能量為0～2ev；

激發(fā)態(tài)的原子或分子能量為0～20ev；

可見光與紫外光能量為3～40eV；

而基質(zhì)材料的鍵能通常為幾個(gè)ev，可見等離子體中粒子的能量和材料的化學(xué)鍵能是匹配的，這就使得等離子體和材料的物理化學(xué)行為成為可能。

處于非熱力學(xué)平衡狀態(tài)下的低溫等離子體中，電子具有較高的能量，并且電子的散射截面很小，大大地增加了電子對(duì)材料表面作用的機(jī)會(huì)；高溫的電子，其動(dòng)能較大，電子與基質(zhì)材料表面的原子或分子發(fā)生碰撞引起材料表面分子化學(xué)鍵的斷裂，提高粒子的化學(xué)反應(yīng)活性；利用等離子體對(duì)材料進(jìn)行處理可引起材料表面的物理變化(如刻蝕、解吸、濺射、注入、激發(fā)和電離等)如圖一所示和化學(xué)變化(如氧化、分解、交聯(lián)、聚合和接枝等)。

圖一等離子表面處理機(jī)處理原理

由于等離子體中活性粒子的能量較低，對(duì)基質(zhì)材料表面的作用僅有幾十個(gè)納米深度，表面改性僅發(fā)生在表面層內(nèi)，基質(zhì)材料的本體性能不受影響。利用低溫等離子體這一特點(diǎn)，可進(jìn)行材料的表面改性。通過(guò)等離子表面處理機(jī)處理，材料表面發(fā)生多重的物理、化學(xué)變化，或產(chǎn)生刻蝕而粗糙，或形成致密的交聯(lián)層，或引入含氧極性基團(tuán)，使親水性、粘結(jié)性、可染色性、生物相容性及電性能分別得到改善。

以上就是關(guān)于等離子表面處理機(jī)處理原理的簡(jiǎn)單介紹，等離子表面處理機(jī)通過(guò)對(duì)氣體施加足夠的能量使之離化成為等離子狀態(tài)，等離子體的能量較高，很容易與材料表面發(fā)生物理和化學(xué)反應(yīng)，以達(dá)到改變材料表面特性(包括親水性、疏水性、粘合性、阻燃性、防腐性、防靜電性以及生物適應(yīng)性)的目的。