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等離子體由離子、電子以及未被電離的中性粒子共同組成，其整體呈電中性但局部帶電。原本處于穩(wěn)態(tài)的氣體接收到等離子體發(fā)生器提供的能量，氣體原子或分子中的電子脫離束縛，工作氣體的焓值得以提高，以完成對(duì)材料的處理。溫度可控、氣氛可控、材料制備時(shí)間短等特點(diǎn)為等離子體帶來了廣泛關(guān)注。此外，環(huán)保和節(jié)能也是其備受關(guān)注的原因，等離子體有時(shí)在室溫下即可完成材料制備，比起傳統(tǒng)的管式爐和馬弗爐，等離子體大大減少了對(duì)能源的消耗，而比起化學(xué)合成，其物理性質(zhì)的制備過程大幅降低了有毒有害廢物的產(chǎn)出?；谝陨咸攸c(diǎn)，等離子體在材料制備、改性和刻蝕方面都有著精準(zhǔn)快捷的得天獨(dú)厚優(yōu)勢(shì)，因此其在基礎(chǔ)研究和實(shí)際生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。

DBD低溫等離子體的產(chǎn)生及表面改性機(jī)理

介質(zhì)阻擋放電（DBD）的共同的特點(diǎn)就是在兩電極之間都需要插入介質(zhì)層。介質(zhì)層可以是單層，也可以是雙層；介質(zhì)的位置可以是緊貼著電極形式，也可以是懸空在兩電極之間的形式。目前研究較多的介質(zhì)阻擋反應(yīng)器類型有同軸式、平行板式、多針-板式和線板式等，而平行板式比較適合用于材料表面的處理。其原因主要是在同等操作條件下平行板式的電極形狀有助于產(chǎn)生更為均勻且溫和的放電，不易對(duì)材料表面造成過強(qiáng)的刻蝕，避免等離子體“燒蝕”效應(yīng)的發(fā)生。

而對(duì)于DBD等離子體的產(chǎn)生，普遍認(rèn)為當(dāng)在兩電極間加上較強(qiáng)的電壓以后，自由電子與氣體分子就會(huì)發(fā)生頻繁的碰撞，很快發(fā)生電子雪崩。而電子雪崩中的空間電荷就足以使電場(chǎng)發(fā)生畸變。此外，電子雪崩中頻繁的電荷復(fù)合會(huì)引起電場(chǎng)內(nèi)的光電離，從而就形成了二次電子雪崩。一次電子雪崩與二次電子雪崩發(fā)生匯合，最后就產(chǎn)生了一個(gè)存在于放電空間的高電導(dǎo)率的絲狀放電通道。

在DBD放電空間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生許多的活性粒子，如電子（0～20eV）、亞穩(wěn)態(tài)粒子（0～2eV）、離子（0.03～0.05eV）、光子（3～40eV）等。而經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)這些活性粒子的能量一般都比普通化學(xué)鍵[如H—C（3.2～4.7eV）、H—N（2.1～4.7eV）、H—O（3.4～5.2eV）、C=C（3.3～7.5eV）、C=O（5.5eV）、C—N（1.2～3.1eV）等]的鍵能要高?；钚粤Ｗ优c材料表面的作用主要包括：①活性粒子與材料表面原子或分子通過能量傳遞，使得表面原子或分子獲得能克服吸附力的能量而解吸離開材料表面；②改性過程中通過碰撞級(jí)聯(lián)，入射粒子將動(dòng)能傳遞給表面原子，當(dāng)原子獲得超過其結(jié)合能的能量而發(fā)生濺射，從而降低材料表面的分子量；③當(dāng)高活性的粒子轟擊材料表面時(shí)，部分粒子由于打入固體材料內(nèi)部而與內(nèi)部的原子結(jié)合，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和分子量的變化，且當(dāng)使用的改性氣氛是反應(yīng)性氣氛（如N2、O2、NH3、CO2等）時(shí)，這種變化就更為明顯；④由于部分高活性粒子能與材料表面原子或分子生成揮發(fā)性的物質(zhì)，產(chǎn)物揮發(fā)后就造成對(duì)材料表面的刻蝕作用；⑤當(dāng)用惰性氣體（如Ar、He等）改性時(shí)，改性后材料表面的自由基或大分子碎片會(huì)重新鍵合，在材料表面形成一層網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，而新生成的交聯(lián)結(jié)構(gòu)由于會(huì)生成更多的雙鍵使得材料表現(xiàn)出更佳力學(xué)性能。