plasma表面處理工藝原理及其示意圖

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2024-07-08

等離子體（plasma）是物質在宇宙中存在的一種形式。物質除固、液、氣三態(tài)外，還有第四種狀態(tài)即等離子態(tài)，所謂plasma就是氣體在外力作用下發(fā)生電離，產生電荷相反，數量相等的電子和正離子以及游離基（電子、離子和游離基之間又可復合成原子和分子），由于在宏觀上呈中性，故稱之為等離子體（plasma）。處于等離子態(tài)的各種物質微粒具有較強的活性，在一定的條件下可獲得較完全的物理化學反應。

Plasma表面處理設備的類型
等離子體（plasma）的狀態(tài)主要取決于其組成成分、粒子的密度和溫度。根據壓強，可分為常壓等離子體（plasma）處理設備和低壓等離子體（plasma）處理設備。常壓等離子體（plasma）可以在大氣壓氣體中產生等離子體（plasma），而低壓等離子體需在真空條件下產生等離子體。

Plasma表面處理工藝
低溫等離子體（plasma）的特點是電子和離子都處于平衡態(tài)，電子的溫度可以很高，但離子、分子還有原子等重粒子溫度卻很低。電子的高能量能夠使物體的分子激發(fā)、離化及分解，還能使反應容器內保持低溫甚至室溫。plasma中高能粒子的能量大于聚合物材料分子的結合鍵能，可以使有機大分子鏈發(fā)生斷裂、重組，得到改性。經過plasma表面處理的材料表面發(fā)生多種化學和物理變化，例如產生刻蝕，產生致密的交聯層以及引入極性基團，使材料的親水性、染色性、粘結性、生物相容性等得到改善。

Plasma表面處理工藝作用原理
plasma材料表面處理是個復雜的過程，受到等離子體放電頻率、功率、電壓、處理時間、氣體類型等因素的影響。用于材料表面處理的plasma處理設備可以在多種氣體氛圍下放電形成等離子體，包括空氣、氬氣、氧氣、氦氣、氮氣、甲烷、氨氣等。plasma在材料表面處理的應用主要分為等離子體表面清洗、刻蝕、表面活化和等離子體聚合（如下圖所示）。

plasma表面處理作用原理示意圖

材料表面plasma清洗通常作為預處理過程，采用惰性氣體放電（如氬氣）等離子體（plasma）去除材料表面雜質或污染物，如潤滑脂、氧化物、油脂等，基體材料本身不受影響。

plasma刻蝕是利用等離子體氣氛中的高能粒子轟擊材料表面并發(fā)生反應，生成氣態(tài)生成物揮發(fā)而在材料表面留下結構缺陷。這些結構缺陷能夠提供特殊的表面性質。等離子體刻蝕速率取決于等離子體成分、放電條件（功率、氣流速率、基底距離等）及基底表面性質。

等離子體（plasma）表面聚合和表面活化的區(qū)別在于是否向等離子體腔內通入前驅體（單體或聚合物分子）。等離子體（plasma）聚合通常為材料表面接枝或涂覆新的功能新涂層。等離子體聚合沉積的涂層具有超薄且均勻的優(yōu)點，且不影響材料本身的力學性能。等離子體聚合是等離子體誘導材料表面發(fā)生聚合或接枝過程，可以通過使用各種聚合氣體來實現，如氟碳化合物、HMDS、C2H4或蒸汽（單體，如丙酮、甲醇、烯丙胺和丙烯酸）。

等離子體（plasma）表面活化不需要前驅體分子，通過氣體的解離和反應在材料表面引入活性官能團，如羥基、羧基、羰基、胺基等。引入的官能團取決于等離子體腔內的氣體。通常在氧氣或空氣下等離子體放電對材料表面進行處理。利用等離子體的高能粒子轟擊表面，打破共價鍵，并在材料表面形成自由基。這些自由基能與等離子體氣氛中被電離形成的氧原子、氮原子等反應，而在表面形成各種活性官能團。

本文由國產plasma處理設備廠家納恩科技整理編輯！等離子體（plasma）處理能在保持材料原有的物理化學性質前提下，有效引入大量的活性官能團或形成穩(wěn)定均勻的聚合物薄膜，以提高材料的表面性能。Plasma表面處理具有裝置結構簡單、操作簡單、低耗能、環(huán)保等離子體活性高等優(yōu)點，在材料表界面改性上具有較為廣泛的應用。