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等離子表面改性

隨著高分子材料制備技術的不斷發展，其應用范圍也越來越廣，但由于高分子材料表面的惰性往往限制了它們的應用。低溫等離子體技術的快速發展和其優異性引起了人們的廣泛興趣。低溫等離子體能夠有效的改善高分子材料的表面性能，包括潤濕性、粘合性、染色性、印刷性、防靜電性、拒水性和拒油性及其他性能等等。低溫等離子體對材料的作用只發生在其表面幾十至數千埃厚度范圍內，能使材料表面性能顯著改善而材料本體性能不受影響，同時又具有高效、低成本、環保的優點。

等離子表面改性原理

在材料表面改性應用中，等離子體材料表面改性是各類方法中發展最快的，是材料研究領域的熱點。研究發現，在等離子體材料表面改性中，等離子體中的活性物質及高能粒子發揮著重要作用，它們與材料表面相互作用。具體來講，一方面，等離子體中具有許多高能帶電粒子，這些粒子所帶能量遠遠高于一般物質的化學鍵鍵能，因此，在電場作用下，這些高能帶電粒子能將材料表面原有化學鍵打開，并經過重新組合形成具有新特性的化學鍵，從而使材料表面化學性質發生改變；另一方面，等離子體中的高能帶電粒子不斷對材料表面進行轟擊，刻蝕材料表面，使其表面粗糙化，同時依靠能量傳遞使材料表面能發生變化，最終達到材料表面改性目的。圖1為等離子體材料表面改性原理示意圖。

圖 1 等離子體材料表面改性原理示意圖

相比于其他傳統的材料處理方法(如噴涂、陽極氧化、激光處理等)，等離子體材料表面改性技術具有以下特點：①通常只與材料表面層發生物理化學反應，作用深度在表面以下幾十到幾百納米，對材料固有特性沒有影響，可以有效改變材料表面化學成分(如基團種類、含量等)、表面能及表面形貌等，提高材料某些特性(如親/疏水性等)；②適用于各種類型及形狀的材料，具有普遍適用性；③改性過程易于控制，且操作簡單；④處理效率高，效果好，綠色環保，滿足可持續發展要求。正是由于等離子體材料表面改性的這些優點以及其突出的改性效果，在許多領域中得到了極大的使用，如航空、生物醫療、機械制造、微電子、汽車等行業。