文 献 综 述

一 概述

等离子体由正负带电粒子和中性粒子组成，是一种准中性气体，也就是高度电离的气体。等离子气体中的，正电荷总数等于负电荷总数，无论是部分电离还是完全电离。事实上等离子体就是物质存在的第四种状态。它由电离的导电气体组成，其中包括六种典型的粒子，即电子、正离子、负离子、激发态的原子或分子、基态的原子或分子以及光子。由低温等离子体的特殊性能决定其可以对金属、半导体、高分子材料等进行表面改性。材料表面的等离子体改性技术已广泛应用于电子、机械、纺织、生物医学工程等领域。目前，低温等离子体与材料相互作用的研究已经发展成为国际上活跃的领域。研究其相互作用的物理化学过程机理，是发展微电子学、固体表面改性、功能材料等材料领域里的重要课题。

大气压等离子体射流对不同聚合物材料表面改性的研究，应用到DBD(介质阻挡放电)的知识。介质阻挡放电的基本原理，在两个金属电极的气隙中至少插入一块绝缘介质，以阻挡贯穿气隙的放电通道。介质阻挡放电通常采用两种电极结构，平行平板电极结构和同轴圆筒电极结构。

平行平板电极结构原理图如下：

图1 平行平板电极结构

在大气压的条件下产生的等离子体射流处于非热力学平衡状态，激发态中性粒子浓度高，因此可以在常温下保持相当高的化学活性。

大气压低温等离子体射流有快速气流吹动，因为气流的存在可以进一步抑制放电过程中可能产生的放电通道过于集中的问题，有利于产生一种稳定而均匀的放电形式；此外，气流的吹动可以把放电空间产生的一些活性成分、激发态粒子、甚至荷电粒子导出放电空间区域，这样就可以实现放电区域与工作区域的分离。

等离子体射流产生实验装置原理图见下图，图1为试验装置示意图，图中，R1、R2分别为电阻分压器的高压、低压端；r为无感电阻；C为高压电源的匹配电容。电源采用s级中频谐振高压电源，实验中电源频率设定为34kHz，外加电压为2kV。内电极为铜(直径为0.94mm)，阻挡介质为聚四氟乙烯(厚度为1.03mm)，固定在石英玻璃管中央，其中石英玻璃管内直径为6mm，壁厚为1mm，石英玻璃管外接环状铜皮电极作为地电极。气流通过流量计进行调节，实验时氩气的体积流量设置为15L/ min。r用于测量放电电流，放电电压由高压探头测量，外加电压和放电电流的波形由示波器记录获得。

图2 等离子体射流发生装置

射流等离子体技术在有机材料上的应用有很大的优势：(1)时间短，效率高。(2)反应环境温度低。(3)可处理形状复杂的材料，材料表面处理的均匀性好。(4)对所处理的材料无严格要求，具有普遍适应性。(5)属于干式工艺，省能源，无公害，满足节能和环保的要求。(6)对材料表面的作用仅涉及几道几百纳米，材料表面性能改善的同时，基体性能不受影响。