大气压介质阻挡放电等离子体射流源研究进展

大气压介质阻挡放电等离子体射流是近年来兴起的一种新的大气压低温等离子体放电技术,是目前国际上等离子体科学与技术领域的研究热点之一.作为一种经济、便捷的等离子体产生技术,大气压介质阻挡放电等离子体射流对等离子体生物医学等新兴交叉学科的蓬勃发展起到了良好的推动作用.本文从大气压介质阻挡放电等离子体射流发生器结构设计入手,介绍了部分具有代表性的射流发生器的结构特点及设计思想,分析了不同构型射流源的优势与不足,总结了目前实际应用中大气压介质阻挡放电等离子体射流源特性提升所面临的挑战,并简要讨论了产生较大体积均匀稳定的氦和氩等离子体射流的发生器设计原则和基本特性.     

阵列式等离子体射流特性的研究

研究了大气压下阵列式等离子体射流特性,以实现和完善大气压下大面积的低温等离子体灭菌技术.采用MAXWELL 3D软件仿真及实验的手段,研究相关因素对各种阵列式等离子体射流特性的影响.包括在单管等离子体喷射中的一些基本影响因素(电压、气体流速等)和阵列式等离子体喷射实验中所特有的一些因素(气流均匀度、电极单元间距及电极布置方式).实验在大气压氦气环境下进行,然后通过专门研发的高频高压等离子体放电电源进行了介质阻挡放电.实验结果实现了大气压下阵列式等离子体喷射,证明了通过阵列式等离子体喷射方式来实现大面积等离子体灭菌技术的可行性.除此之外还得出了各种相关因素对阵列式等离子体射流特性的具体影响,用以完善阵列式等离子体射流技术,进行更大面积的灭菌处理.     

大气压下氦/氮射频放电冷等离子体特性

大气压射频辉光放电冷等离子体由于摆脱了真空腔的限制,在生物医学、电子工业、国防等领域有非常广阔的应用前景。为了拓展等离子体形成气体的种类,降低该技术的应用成本,对大气压下纯氮射频放电进行了研究。实验中采用13.56MHz射频电源和裸露的平板电极在大气压下实现了纯氮射频辉光放电,并比较了纯氦、纯氮和氦-氮混合气体条件下的放电特性。实验结果表明,大气压条件下,纯氦辉光放电具有两个稳定的放电模式(α模式和γ模式),而纯氮目前则只能稳定地工作在γ放电模式。     

电极尺寸对射流等离子体放电的影响及其在涤纶亲水研究中的应用

大气压脉冲介质阻挡放电射流等离子体中,羟基活性粒子的生成和调控对于等离子体在材料表面改性方面的应用具有重要意义,而羟基活性粒子的形成和调控又与放电结构密切相关。研究了接地电极宽度对大气压脉冲放电射流等离子体的影响：通过改变接地电极宽度,探究其对射流长度、放电强度的影响;通过增强型电荷耦合器件(ICCD)对放电时空演化进行分析;通过发射光谱分析放电产生的特征谱线。结果表明：当接地电极的宽度为1.5 cm时,射流长度最长;在射流3 mm处,有较强的羟基活性粒子浓度。利用大气压脉冲射流等离子体处理涤纶织物表面,验证了气相等离子体中羟基含氧基团与涤纶表面亲水处理效果的正相关性,为等离子体中活性粒子的控制和开发工业用等离子体源提供了参考。     

外加电压参数对大气压等离子体射流形貌的影响

大气压等离子体射流可以在开放的空气环境中产生富含多种活性粒子的低温等离子体羽,在材料合成、表面改性、生物医疗、环境保护等多种领域具有广泛的应用前景. 等离子体羽的形貌与活性粒子的时空分布有关,研究其形貌对等离子体射流的应用具有重要意义.针对目前等离子体形貌还不够丰富的问题,本文利用氩气等离子体射流,通过改变外加电压参数(电压峰值、驱动频率和偏置值)产生了几种形貌的等离子体羽(弥散圆锥状、丝加晕形、念珠串状和空心锥状),从而进一步丰富了等离子体羽的形貌.通过对比放电的电压和发光信号波形,发现除丝加晕形等离子体羽外,其他3种等离子体羽在每个外加电压周期均放电1次.不同的是,弥散圆锥状和念珠串状等离子体羽的放电出现在电压负半周期,为负放电.而空心锥状等离子体羽的放电出现在外加电压正半周期,为正放电.丝加晕形等离子体羽每个电压周期存在1个负放电和1个正放电.此外,还利用高速成像设备对这几种形貌等离子体羽的时空演化进行了研究.相关结果表明,负放电对应负流光的传播过程,而正放电对应正流光的过程.视觉上不同形貌的等离子体羽是正流光、负流光及其组合时间叠加的结果.本文的结果对大气压等离子体射流中等离子体羽形貌的深入研究及流光动力学的进一步发展均具有重要价值.     

大气压等离子体射流引发液相OH与H2O2的研究

<正>等离子体是固、液、气之外的第4种物质存在状态，可以通过激发工作气体高压放电产生，系大量活性基团、高能电子和离子、亚稳态粒子、光子等组成的混合体，具有极高的化学活性．近年来随着大气压低温等离子体技术的快速发展，等离子体在生物医学上的研究和应用日益增多，特别是在肿瘤治疗中的潜在应用得到了广泛关注．等离子体医学领域的研究已逐渐成为多学科交叉、相互促进的关注热点之一．     

操作参数对等离子体射流传热和流动的影响

应用大气压热等离子体射流传热与流动的三维数学模型,预测了氩等离子体射流射入空气环境时的温度、速度及卷吸空气质量分数分布,并与文献中同等条件下的实验结果进行了比较,结果相吻合.在此基础上,分析了射流入口温度和速度变化、工作气体中添加高导热系数气体以及液料注入对射流卷吸环境空气和热等离子体射流传热与流动过程的影响.     

大气压等离子体清洗的反应动力学方程

近些年,大气压等离子体射流清洗得到广泛的关注,而实现等离子体射流清洗效果的定量控制也是这些年研究的热点之一.文中在反应动力学理论和阿仑尼乌斯定律的基础上建立了大气压等离子体射流清洗的反应动力学方程,并根据所建立的反应动力学方程确定了等离子体射流清洗装置反应动力学方程中的参数:指前因子和活化能,从而建立了该射流清洗装置的反应动力学方程,并将反应动力学方程所得到的清洗效果理论值与相同参数条件下实验所得到的清洗效果进行了对比,结果表明实验值与理论值吻合的很好,验证了所得到的大气压等离子体射流清洗反应动力学方程的可靠性.大气压等离子体射流清洗反应动力学方程的建立为实现现代化工业生产中清洗效果的定量控制提供理论基础和研究方法.     

大气压等离子体射流引发液相OH与H2O2的研究

大气压等离子体在生物医学领域有着巨大应用前景,等离子体引发的液相OH和H₂O₂具有重要的医学效应.明确等离子体工作参数与液相OH和H₂O₂生成之间的关系,进而实现液相OH和H₂O₂的调控,对于探明等离子体医学中关键作用机制具有重要的意义.笔者利用微秒脉冲直流高压等离子体射流作用去离子水,通过发射光谱研究不同工作参数（工作电压、脉冲宽度、脉冲频率以及工作气体组分）下等离子体射流关键气相激发态粒子的变化规律;采用荧光探针结合酶标仪测量了不同工作参数（工作电压、脉冲宽度、脉冲频率以及工作气体组分）下等离子体射流引发的液相OH和H₂O₂的绝对含量,并分析了它们之间的差异.结果表明：等离子体引发的液相OH可能主要是由高能粒子与水面的水分子反应生成的,气相OH溶解到水中的部分不是液相OH的主要来源;而液相H₂O₂则主要是由气相OH复合生成气相H₂O_2...     

轴对称等离子体射流的实验研究

等离子体射流具有广泛的应用前景。建立了轴对称等离子体射流的模型,得出层流状态下等离子体射流的长度与流量成正比。采用Ne、He、Ar在大气压下用介质阻挡放电的手段得到了等离子体射流,发现层流状态下等离子体射流长度与模型结论一致,但是随着激励电压的升高和气体流量的增大,等离子体射流会发生从辉光放电到丝状放电、从层流到湍流的转捩,射流长度会先增大后减小;工作气体的不同对等离子体射流的性质也有重要影响。     

Research progress in the study of atmospheric pressure glow barrier discharge

Atmospheric pressure glow barrier discharge (APGBD) can operate at high pressure, and so vacuum device is not necessary. Furthermore, the produced plasma by APGBD has moderate electron temperature and density besides good uniformity. Therefore, APGBD has extensive potential applications in industry and has been becoming a hot issue in the research of low temperature plasma. In this paper, the main problems in the study of atmospheric pressure glow discharge generated by dielectric barrier discharge, including the experimental setup, judging criterion, discharging conditions, physical mechanisms, and parameter diagnoses, are discussed, and further research prospects of APGBD are proposed.     

Research progress in the study of atmospheric pressure glow barrier discharge

Atmospheric pressure glow barrier discharge (APGBD) can operate at high pressure, and so vacuum device is not necessary. Furthermore, the produced plasma by APGBD has moderate electron temperature and density besides good uniformity. Therefore, APGBD has extensive potential applications in industry and has been becoming a hot issue in the research of low temperature plasma. In this paper, the main problems in the study of atmospheric pressure glow discharge generated by dielectric barrier discharge, including the experimental setup, judging criterion, discharging conditions, physical mechanisms, and parameter diagnoses, are discussed, and further research prospects of APGBD are proposed.     

微等离子体喷枪及其应用

 微等离子体喷枪是一类重要的微等离子体源,已成为近年国际上低温等离子体研究的热点课题之一。与常规等离子体喷枪相比,微等离子喷枪具有低功耗、低温度、高密度等特性。由于电极间隙小,适合于高气压或大气压下运行,因而微等离子体喷枪具有体积小、易于集成、便携等优势。目前研制的微等离子体喷枪主要有直流微空心阴极型、高频微DBD型、射频电容耦合型、射频电感耦合型、微波耦合型等放电形式。现阶段,微等离子体喷枪已在半导体制造领域、生物医学领域、航天推进领域进入了实用化阶段。本研究组研究制作了高频微DBD和射频电容耦合型结构的喷枪,将其应用于光刻胶去胶、材料表面改性及微生物灭菌领域,并对喷枪的放电特性进行了研究。基于本研究组的实验研究,本文综述了已有的各种微等离子体喷枪,介绍了各种微等离子体喷枪的结构和工作原理,以及在不同领域的研究和应用状况。     

等离子体喷枪氩等离子体处理苎麻脱胶菌引发诱变的重复性实验

本文介绍了使用一种等离子体喷枪的常压低温氩等离子体对苎麻脱胶菌物进行了诱变实验,曾发现使用Ar等离子体处理野生的苎麻脱胶菌进行处理后能够有比较快的脱胶速率和较好的脱胶质量,此次脱胶效果好的处理时间为3分钟.2年后作者再次做重复性实验,本次的处理时间分成1分钟、3分钟、5分钟和7分钟四组.结果表明经过处理的脱胶效果确实普遍比未处理的效果要好,因此作者推断等离子体喷枪氩等离子体处理苎麻脱胶菌后可以引发诱变效应.     

等离子体喷枪辐照纺织品后亲水性"即时效应"研究

本文介绍了一种等离子体喷枪。作者使用这种喷枪利用不同气体的常压低温等离子体对几种纺织品材料进行了辐照亲水性实验，发现使用Ar等离子体处理羊毛织物一定时间后的亲水性“即时效应”得到抑制。经过近一年的实验观察，被辐照织物的亲水性仍保持织物刚被辐照几分钟后的亲水性水平，这表明“即时效应”确实得到了有效抑和i制。这种抑制“即时效应”的方法若能获得实际应用，将有助子推广干法处理纺织品的技术，从而能缓解或解决纺织品处理中的水污染问题。     

Preparation of Functional Polymeric Microspheres

1 Introduction Because of the wide applications in the area of biomedical and biotechnological fields, a great efforts have been done to fabricate different kinds of microspheres with tailored structural and surface properties over the last decade~([1]). Among them, stimuli responsive microspheres are microspheres that show ability to change their physical-chemical properties and colloidal properties in response to environmental stimuli such as changes of temperature, pH, chemicals, light, ele…     

熔射形成的陶瓷件制造技术

从等离子熔射快速制造陶瓷件工艺过程入手,研究等离子射流温度场分布、送粉方式、粉末飞行过程中射流与粉末能量和动量传递、粉末的温度特性和速度特性对成形质量的影响;分析沉积过程中所收集粉末的熔融状态、粒子扁平化形态对熔射层微观结构的影响,研究表明,通过优化工艺参数,改善射流温度场分布、粉末飞行特性,可有效地提高成形质量。     

MEMS biomedical implants

The field of micro-electro-mechanical systems(MEMS) has advanced tremendously for the last 20 years.Most commercially noticeably,the field has successfully advanced from pressure sensors to micro physical sensors,such as accelerometers and gyros,for handheld electronics application.In parallel,MEMS has also advanced into micro total analysis system(TAS) and/or lab-on-a-chip applications.This article would discuss a relatively new but promising future direction towards MEMS biomedical implants.Specifically,Parylene C has been explored to be used as a good MEMS implant material and will be discussed in detail.Demonstrated implant devices,such as retinal and spinal cord implants,are presented in this article.     

氩等离子体喷枪处理苎麻脱胶菌诱变的初步研究与实验中苎麻脱胶液的初步分析

作者在研究中发现常压等离子体喷枪产生的低温等离子体能够在常温和常压下诱变活体微生物。野生脱胶菌被这种喷枪产生的等离子体处理后用于脱胶在几天内能够产生很好的脱胶效果。在提取脱胶液的菌种时，作者在普通培养基上发现了一种金黄色微生物和一种灰白色微生物，这些菌种至少在形态学上不同于原始出发菌。经初步研究，作者发现这种灰白色菌种比出发菌和金黄色菌种更具脱胶能力。