常压等离子体特性研究及其在材料改性应用.pdfVIP

常压等离子体特性研究及其在材料改性应用 汤佳林a, b 唐晓亮a , 1 a, 东华大学应用物理系; b, 申美商品检测公司 摘 要 用自制改进的介质阻挡放电(DBD)连续处理纺织材料的装置，采用示波器李 萨如图形测量放电功率，介绍了对涤纶(PET)织物和熔喷非织造布(PBT)两种材料进行 改性实验的结果，以及相应的扫描电子显微镜(SEM) 图片，并简单分析了材料润湿性 发生改变的原因。 关键词 介质阻挡放电 等离子体诊断 材料改性 中图分类号 O461.2 文献标识码 A 0 引言 两个平行的平面电极间至少存在一个独立的介质层，并施 加交流电压的介质阻挡放电（图 1）的优点是可在大气压气体 中产生非平衡态等离子，比真空条件下的方法经济且适于工业 化生产，现已广泛用于工业臭氧发生器、聚合物表面改性、等 离子体化学气相沉积、污染控制、CO2 激光、准分子灯和大屏 幕平面等离子体彩电等方面[1~7]，用等离子体进行材料改性的 研究最近亦取得可喜成果。介质阻挡放电电压和电流、放电功 率、放电间隙、气体成分和流量等是该研究领域的重要参量， 在放电过程中它们相互作用，共同影响着放电的产生、效果、 等离子体的性质和强度，对等离子体反应的方向和速度以及生 成物的性质有决定性的作用[7] 。 图 1 介质阻挡放电的电极结构 Fig. 1 Typical barrier-discharge configurations 1 实验装置 实验用自行设计的等离子体连续处理装置（见图 2a ），在大气中两个被绝缘电介质所覆盖的矩形 (a) 连续处理装置简图 (b) Q-V 测量装置简图 (a) Diagrammatic of DBD equipment (b) Diagrammatic of Q-V measurement equipment 图2 介质阻挡放电连续处理实验装置简图 Fig. 2 Diagrammatic of DBD used to continuous modification of materials 铜电极（25.0 ×6.0 cm2 ）上下平行正对放置，电极为中空状，使冷却液流过以利于放电时散热，高 1 通讯作者：唐晓亮（1976—），男，硕士，讲师。联系电话：021。E-mail ：xltang@dhu.edu.cn 频高压正弦交流电加在两极间，放电气体经气体流量计均匀导入放电间隙，当电压超过击穿电压时， 气体被击穿而形成介质阻挡放电产生等离子体。放电室置于透明玻璃罩内，用 1000：1 的高压探头 和 Tektronics TDS2000 示波器对介质阻挡放电功率等电学参量（图 2b ）。 2 实验方法 实验采用 Q-V 李萨如图形法诊 横轴：2 μC/div 断介质阻挡放电功率，当电源激励 纵轴：2kV/div 频率20kHz 时介质阻挡放电的等效 电路见图 3[1]，其中 C 、C 分别是 d g 电介质层和放电间隙的等效电容。 图2(b) 中串联的测量电容Cm 用以测 量放电输送的电荷量 Q。放电时 Cm 图3 介质阻挡放电的等效电路图 图4 Q-V 李萨如图形 两端的电压为 U ，则流过回路的电 m Fig. 3 Diagrammatic of equivalent circuit for DBD Fig. 4 Corresponding Q-V Lissajous figure 流为I C d U / d t ，故放电功率