低温等离子体在材料表面改性中的应用

概要介绍了目前低温等离子体在材料表面改性方面的研究进展。材料的许多特性,如金属的表面硬度、耐腐蚀、耐磨擦,聚合物的表面浸润性、亲性性、粘附性以及生物功能材料的生物相容性等,决定了材料的应用。低温等离子体并不改变材料的板材特性而仅影响材料的表面特性。对金属如不锈钢等用氮气等离子源离子注入,可以在表面形成Fe2N,Fe3N和Fe4N的铁的氮化物,提高表面的硬度和耐腐蚀性能;氧气、氮气等离子体会在聚合物材料表面形成微针孔结构,改善其浸润性、粘附性;用等离子聚合法在生物材料表面聚合高分子材料,如氧化对二甲苯可以降低血小板的吸附。因此,低温等离子体在材料的表面改性方面有很好的应用前景。     

新型常压等离子体源及在血液过滤材料表面改性中的应用研究

通过设备和工艺的设计和优化,在大气压下获得了均一、稳定的等离子体源。并应用它对PBT熔喷非织造布表面改性,讨论了处理时间、极板间距、放电气体等因素对改性效果的影响及改性效果的时效。结果表明：改性后材料的润湿性明显改善,时效优良。该设备工艺相对其他材料表面改性方法有显著优点,非常具有推广价值。     

用大气压下空气辉光放电对聚四氟乙烯进行表面改性

通过放电的电气特性测量和发光特性观察,界定了空气中大气压下辉光放电(APGD)和介质阻挡放电(DBD)的不同放电特点.用扫描电子显微镜(SEM)观察、接触角测量和X射线光电子能谱分析(XPS)等手段,研究了空气中APGD和DBD对聚四氟乙烯(PTFE)表面进行改性的效果,并分析了APGD和DBD处理效果不同的原因.实验结果表明:PTFE表面经APGD和DBD处理后,其表面微观样貌和表面化学成分均发生变化,且APGD的处理效果优于DBD.APGD可以对PTFE表面进行更为均匀的处理,经APGD处理40s后,PTFE表面的w(O)从0增加到21%,表面的水接触角从118°下降到53°.     

等离子体表面处理装置

设计了一种利用介质阻挡放电产生等离子体对材料表面进行处理的新型表面处理装置.此装置采用交流高压驱动,在每个电压半周期内放电次数达到4次甚至更多次,能够产生大量的等离子体.此装置产生的等离子体距离待处理材料近,对等离子体具有较高的利用率,在工业应用方面具有较高的应用前景.     

等离子体技术在材料中的应用

简述等离子体的物理概念及其获得方法。重点介绍等离子体技术在材料领域中的表面改性，并论述了PCVD法涂Si的原理及动力学和热力学问题。     

低温等离子体对固体材料表面改性的机理分析

详细分析了低温等离子体对固体材料表面的作用特点，过程及机理，为低温等离子体在材料表面改性方面的应用提供了理论依据。     

管型材料离子注入内表面改性研究进展

利用在管材中心引入同轴接地电极并在金属管材上加脉冲负偏压以产生径向离子加速电场,实现了金属管材内表面离子注入。目前国内外还有其它一些技术手段实现材料内表面改性,如脉冲放电爆炸金属箔注入、离子束溅射沉积、等离子体化学气相沉积法等。这些实验方法所遇到的主要问题是离子注入沿轴向不均匀、膜与基底结合不牢。在原实验方法基础上,又提出了一种新的方法——栅极增强等离子体源离子注入法。实验结果表明：此方法不但可以大大提高离子注入沿轴向的均匀性,而且可以实现气体离子和金属离子两种离子的共同注入。     

不同气氛介质阻挡放电等离子体对芳纶表面的改性

为了改善芳纶的表面性能,利用介质阻挡放电,对其表面进行改性.在Ar,Ar/O2,Ar/N2不同气氛介质阻挡等离子体的处理后,探究芳纶表面所产生的不同作用效果机理,同时考察了O2和N2的流量对芳纶表面作用效果的影响.采用了微脱胶法、X射线光电子能谱(XPS)以及原子力显微镜(AFM)分别对处理后芳纶表面黏结性能、表面元素和官能团的变化以及表面粗糙程度的变化进行了比较.结果表明:对芳纶表面的改性是由刻蚀作用还是活性基团占主导与放电气体的种类密切相关,而通入气体的流量也会影响表面改性的处理效果.     

低温等离子体技术在环境污染治理中的应用研究

文章阐述了等离子体的概念及其放电技术类型,特别介绍了电晕放电和介质阻挡放电技术,总结了低温等离子技术在气体和污水治理领域中的应用研究进展,展望了其良好的发展方向。     

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.     

Investigation of Atmospheric Plasma Discharge and Its Application to Surface Modification of Textile Materials

In this paper, an improved quasi-stable atmospheric pressure dielectric barrier discharge （DBD） plasma source is achieved after carefully controlled discharge voltage and current, discharge power, working gas, treatment period, and gap between the electrodes. This plasma source has been used to modify the surface of Polybutylene Terephthalate （PBT） melt-blown nonwovens and Polyester （PET） fabrics, and the various influences on surface modification and the aging effect of treated polymeric materials have been systematically investigated. In addition, the method of spectrum analysis is also used for diagnosing plasma paramneters such as electron temperature. Experimental results indicate that both the wettablity and permeation of treated PBT melt-blown nonwovens and dyeing ability of treated PET fabrics are certainly improved.     

DBD等离子体处理对芳纶织物结构性能的影响

为改善芳纶织物增强复合材料的界面黏结性能,采用常压氦-氧介质阻挡放电(DBD)等离子体处理对芳纶织物进行表面改性,研究氧气流量变化对织物等离子体处理效果的影响.通过测试处理前后芳纶织物的表面形貌、结构组成、润湿性能、粗糙度和拉伸性能来表征等离子体的改性效果.结果表明:DBD等离子体处理后,芳纶纤维的表面经过刻蚀,粗糙程度明显增加;纤维的化学组成没有显著变化,仅CO等极性基团有所增加;芳纶织物的润湿性显著改善;拉伸性能略有提高.综合考虑,氧气流量为10mL/min时处理效果较好.     

不同级联方式的多级沿面介质阻挡等离子体激励器的放电和反推力特性研究

为研究不同级联方式下,多级沿面介质阻挡等离子体激励器的放电和反推力特性的不同,本文基于典型的沿面介质阻挡等离子体激励器结构,开展了单级、两级并联和两级串联激励器在静止大气环境下的放电实验和天平测力实验。实验中,激励器的驱动电压波形为正弦波,频率为1 kHz~3 kHz。通过高压探头和电子天平分别测得激励器工作的电流、电压信号和其产生的反推力,基于Lissajous图分析了激励器的放电功率。最后,从伏安特性、放电功率、反推力和放电辉光等方面对实验结果进行了对比分析,获得以下结论：在同样的驱动电压参数下,两级并联激励器的放电电流、放电功率和反推力均相对最大,两级串联激励器的则相对最小,单级激励器居中。在工作模式方面,两级并联激励器的每级承载电压相同,相互独立,放电同步,但存在逆向放电;两级串联激励器的每级间存在强耦合,承载电压不同,放电不同步,接高压端级放电优先,近接地级放电迟缓,由于等势体的存在,不存在逆向放电。     

冷等离子体对涤棉表面改性及其时效性研究

采用不同工作气体的冷等离子体及不同工作压力,对涤棉进行表面改性,同时测试改性前后涤棉表面的毛细效应,分析其毛细效应的变化程度和趋势．实验结果表明,涤棉经空气、氩气、氮气和氧气等离子体处理后,其表面毛细效应会随着处理时间的延长而增强．同时,改性后涤棉的亲水性能会随着放置时间的延长,有逐渐退化的趋势,由于工作气体不同,工作压力不同,其毛细效应随处理时间和放置时间的变化程度也不尽相同．     

有机硅生物材料微波等离子体表面修饰

讨论了烯丙胺单体微波等离子体连续放电对有机硅弹性体表面修饰的影响,通过改变温度和压力条件,研究其对表面修饰层化学性质、物理性质及生物相容性的影响.结果表明,温度、压力对表面修饰层胺浓度有较大的影响.随着压力增加,胺浓度减少;中等温度使胺浓度提高.根据细胞吸附、生长实验可知,烯丙胺等离子体修饰后,表面的生物相容性有很大的改善.