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自然界中物質(zhì)多以固、液、氣和三態(tài)存在，但宇宙中以等離子體形式存在的物質(zhì)居多。物質(zhì)的這幾種形態(tài)可發(fā)生轉(zhuǎn)換，給固態(tài)物質(zhì)提供能量可使粒子間距增大，從而可轉(zhuǎn)化成液態(tài)。當(dāng)持續(xù)提供能量時(shí)，液態(tài)物質(zhì)即會(huì)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)。如果對(duì)氣態(tài)物質(zhì)施加足夠的電能，氣體分子核外的電子在電場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)化為自由電子，并被電場(chǎng)激發(fā)，這些自由電子移動(dòng)，與氣態(tài)物質(zhì)的分子、原子碰撞并電離，產(chǎn)生活性粒子，如離子和電子，這種帶正電和負(fù)電粒子的混合物被稱為等離子體。

低溫等離子體可以在常壓或真空條件下對(duì)多種材料進(jìn)行表面改性處理，且低溫等離子體對(duì)材料表面進(jìn)行改性時(shí)反應(yīng)條件較為溫和，無(wú)毒害氣體產(chǎn)生，目前此類研究已取得了良好的研究進(jìn)展。

低溫等離子表面改性的作用原理

低溫等離子表面改性技術(shù)利用氣體放電產(chǎn)生的等離子體中含有的具有一定能量分布的電子、離子和中性粒子等活性粒子與材料表面發(fā)生作用，將自身的能量傳遞給材料表面的分子和原子，由于等離子體中蘊(yùn)含的能量遠(yuǎn)大于材料分子的結(jié)合鍵能，從而使材料表面分子鍵發(fā)生斷裂并與等離子體中攜帶的極性基團(tuán)發(fā)生重組，引入不同活性基團(tuán)來(lái)獲得所需要的表面性能，在這些反應(yīng)過(guò)程的作用下，材料的表面形貌和物理、化學(xué)形貌都有可能會(huì)發(fā)生改變，賦予被處理材料獨(dú)特的功能性。其主要目標(biāo)通常是在材料表面引入含氧、含氮等親水官能團(tuán)，使材料的表面性能，包括潤(rùn)濕性、生物相容性等得到增強(qiáng)。同時(shí)高速粒子也對(duì)材料表面有很好的清潔作用。

低溫等離子表面改性技術(shù)具有溫度低、化學(xué)活性高、可控性好、表面處理操作簡(jiǎn)單、成本低廉、無(wú)廢棄物及無(wú)污染、不影響材料基質(zhì)等顯著優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)之一。必須注意的是，等離子體改性存在時(shí)效性。物質(zhì)的狀態(tài)有從不穩(wěn)定到穩(wěn)定的趨勢(shì)，由于極性基團(tuán)的高活性與不穩(wěn)定性，等離子體處理材料表面后引入的極性基團(tuán)與極性基團(tuán)、極性基團(tuán)與材料內(nèi)部分子之間不斷反應(yīng)變化，直到材料表面達(dá)到一個(gè)能量低而穩(wěn)定的狀態(tài)。時(shí)效性的存在使得材料改性后獲得的表面性能隨時(shí)間消失。時(shí)效性的強(qiáng)弱與很多因素有關(guān)，如等離子體處理工藝參數(shù)、材料種類、儲(chǔ)存環(huán)境等。