等离子表面改性


随着高分子材料制备技术的不断发展,其应用范围也越来越广,但由于高分子材料表面的惰性往往限制了它们的应用。低温等离子体技术的快速发展和其优异性引起了人们的广泛兴趣。低温等离子体能够有效的改善高分子材料的表面性能,包括润湿性、粘合性、染色性、印刷性、防静电性、拒水性和拒油性及其他性能等等。低温等离子体对材料的作用只发生在其表面几十至数千埃厚度范围内,能使材料表面性能显著改善而材料本体性能不受影响,同时又具有高效、低成本、环保的优点。

等离子表面改性原理

在材料表面改性应用中,等离子体材料表面改性是各类方法中发展最快的,是材料研究领域的热点。研究发现,在等离子体材料表面改性中,等离子体中的活性物质及高能粒子发挥着重要作用,它们与材料表面相互作用。具体来讲,一方面,等离子体中具有许多高能带电粒子,这些粒子所带能量远远高于一般物质的化学键键能,因此,在电场作用下,这些高能带电粒子能将材料表面原有化学键打开,并经过重新组合形成具有新特性的化学键,从而使材料表面化学性质发生改变;另一方面,等离子体中的高能带电粒子不断对材料表面进行轰击,刻蚀材料表面,使其表面粗糙化,同时依靠能量传递使材料表面能发生变化,最终达到材料表面改性目的。图1为等离子体材料表面改性原理示意图。
等离子表面改性原理
图 1 等离子体材料表面改性原理示意图
 
相比于其他传统的材料处理方法(如喷涂、阳极氧化、激光处理等),等离子体材料表面改性技术具有以下特点:①通常只与材料表面层发生物理化学反应,作用深度在表面以下几十到几百纳米,对材料固有特性没有影响,可以有效改变材料表面化学成分(如基团种类、含量等)、表面能及表面形貌等,提高材料某些特性(如亲/疏水性等);②适用于各种类型及形状的材料,具有普遍适用性;③改性过程易于控制,且操作简单;④处理效率高,效果好,绿色环保,满足可持续发展要求。正是由于等离子体材料表面改性的这些优点以及其突出的改性效果,在许多领域中得到了极大的使用,如航空、生物医疗、机械制造、微电子、汽车等行业。

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