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等离子体表面改性的方法及其优点介绍

文章出处:本站 | 网站编辑:深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2022-08-16
等离子体系统中主要的组成单位是带电粒子,粒子在电场的作用下存在多种基元反应,可以完成对材料表面的改性。在非平衡等离子体中粒子能量高于普通聚合物分子间的结合能。等离子体改性技术作为一种非常规的方法已经在多个领域展现其广阔的应用前景。
等离子表面改性

等离子体表面改性的方法:


等离子体对材料表面改性方法有四类:等离子表面刻蚀、等离子聚合、等离子体功能化和等离子体表面接枝。

1)等离子体表面刻蚀
刻蚀是等离子体对要被改性材料的表面进行离子轰击的过程,常用的等离子体主要有氧气、氩气、氦气和空气等。首先将材料放入等离子体通过区域中,等离子体形成后会对材料的表面进行轰击,材料表面较弱边界的物质被剥离。等离子体刻蚀时间较短时,轰击作用只发生在材料的表面,原本粗糙的表面会因此而变得逐渐平整和光滑,不会影响材料表面的结构和性质。等离子体刻蚀时间过长,由于过度的轰击,会在材料表面产生新的缺陷和破坏,刻蚀后材料的性能稳定性降低,甚至会导致材料的性能逐渐下降。

(2)等离子体聚合
等离子体在表面轰击过程中粒子的能量较高,可以使材料表面的部分化学键发生断裂,新的化学键形成,发生化学反应。等离子体聚合是指有机物的单体发生激活和电离产生自由基,在表面形成聚合物。

(3)等离子体功能化
等离子体改性过程中可以将一部分带有有机物官能团的自由基附着到材料表面,赋予材料表面亲水性、耐磨性、耐候性等性能。我们常用热处理、氧化处理、接枝等方法对材料等碳材料作后处理,可以达到改性的目的,以满足某些领域对材料性能的特殊要求。常用功能化的等离子体主要有氨气、氧气和氮气等。

(4)等离子体表面接枝
可以利用等离子体进行接枝聚合,将具有特殊功能的单体或者是官能团接枝在材料表面上,赋予材料新的功能特性。


等离子体表面改性具有如下优点:


(1)等离子体产生的离子轰击能量较高,且只发生在材料的表面,一般不会影响纳米材料的内部结构和化学性质。
(2)等离子体反应过程能量较高,所以改性所需时间短,高效。
(3)等离子体主要存在于气固相之间的干式工艺法,相比于传统的湿法改性法(含强氧化性酸的氧化改性),等离子体改性后不需要复杂的纯化和回收处理,且满足环保的要求。

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