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低溫等離子體的電中性休系中含有電子、離子、自由基、激發(fā)態(tài)分子和原子及紫外線等活性粒子，這些活性粒子對(duì)材料表面發(fā)生作用，使其發(fā)生表面刻蝕、交聯(lián)、引入官能團(tuán)及聚合等作用。

低溫等離子體處理對(duì)材料發(fā)生作用的機(jī)理如圖１所示，當(dāng)?shù)蜏氐入x子休處理材料時(shí)，材料表面受到等離子休中活忭粒子的沖擊從而產(chǎn)生－些活化點(diǎn)位。低溫等離子體休系中的活性粒子通過(guò)非彈性撞擊材料表面，使其表面被撞擊的分子接受能量，從而處于激發(fā)態(tài)或電離，在這個(gè)過(guò)程中發(fā)生刻蝕作用使得材料表面清潔或者粗化并且生成自由基。其次，不穩(wěn)定的自由基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，穩(wěn)定的自由基則停留在聚合物表而，作為引發(fā)進(jìn)一步反應(yīng)的活性中心，這些自由基主要對(duì)材料表面起到以下幾種作用：

圖1.1 低溫等離子體對(duì)材料表面作用原理示意圖

（１）材料表面被刻蝕；

（２）引入一些含氧官能團(tuán)；

（３）引發(fā)聚合反應(yīng)，在表面沉積具有特殊功能的涂層。

低溫等離子體處理對(duì)材料表面的影響作用

低溫離子體處理對(duì)材料表面發(fā)生的影響作用可分為刻蝕、植入官能團(tuán)、交聯(lián)反應(yīng)、聚合沉積等。

（1）刻蝕

低溫等離子體對(duì)材料表面刻蝕作用可以分為兩種類型，一種是物理濺射，即通過(guò)等離子體體系中的離子與材料表面的原子發(fā)生非彈性碰撞使其獲得能量處于激發(fā)態(tài)從而從材料表面脫離；另一種是化學(xué)刻蝕，主要是低溫等離子體中的活性粒子在材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其表面的分子通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成諸如H20、CO、CO2等小分子氣態(tài)揮發(fā)物，從而使聚合物降解失重。低溫等離子體中的離子只具備較低的能量，因此在這兩種類型的刻蝕作用中，化學(xué)刻蝕對(duì)材料表面的刻蝕起到了主要的作用

（2）植入官能團(tuán)

當(dāng)工作氣氛中含有O2、N2、CF4等氣體時(shí)，所獲得的低溫等離子體中則會(huì)存在含氧、含氮以及含氟等活性粒子，這些活性粒子作用于材料表面，使其活化并將新的基團(tuán)引入，從而使得其表面的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化并提升其表面性能。

（3）交聯(lián)反應(yīng)

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，一般以純He、純N2等惰性氣體作為工作氣氛時(shí)，以低溫等離子體處理材料，比較容易在其表面引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)，當(dāng)材料獲得交聯(lián)層后，其機(jī)械性、溶解性及其抗腐蝕性都得到改善。

（4）聚合沉積

低溫等離子體中的活性粒子對(duì)工作區(qū)所通入的氣態(tài)單質(zhì)進(jìn)行撞擊，使其發(fā)生斷鏈反應(yīng)形成自由基，然后這些自由基發(fā)生合并反應(yīng)使單體原子在材料表面沉積下來(lái)。低溫等離子體聚合沉積與常規(guī)聚合反應(yīng)相比具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如單體選擇局限性小，沉積膜厚度可控，對(duì)材料廣泛適用。目前，有許多學(xué)者將其用于材料表面沉積有機(jī)硅及金屬有機(jī)化合物。

等離子體處理對(duì)材料表面的影響作用主要是通過(guò)粒子與材料表面的相互作用而實(shí)現(xiàn)，包括表面沉積、表面清潔刻蝕、植入官能團(tuán)及表面交聯(lián)作用等。低溫等離子體預(yù)處理使材料表面產(chǎn)生一系列物理、化學(xué)變化，從而提高材料的表面性能，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)應(yīng)用要求。