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Part1低温等离子体的原理及使用

低温等离子体的原理及使用一、定义等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到击穿电压时，气体分子被电离，产生包括电子、离子、原子和原子团在内的混合体1、原理及形成

低温等离子体的原理及使用(一)原理低温等离子体是一种与传统的等离子体相比，它具有能量高、温度低、颗粒小等特点。当等离子体的能量小于气体分子的动能时，这些分子可以分解成气体分子。它被认为是一种清洁且高效的工艺，因为它可以有效地去除污染物低温等离子体的工作原理是在高温高压下，当电场中的电子与气体分子碰撞时，会产生电子-空穴对。这对电子会携带大量的能量，使气体分子被电离，在高能量下发生分解，同时产生大量自由基，这些自由基的作用是降解污染物。在等离子体中，电子和自由基对气体分子的作用与碰撞相似。它可以用来去除有害物质如甲醛、苯、氨等。随着废气中有害物质的增多，化学反应的速度会变慢，而活性自由基的氧化作用可以去除废气中的有害物质(二)低温等离子体形成

低温等离子体的原理及使用NEXT低温等离子体是一种存在于低温下的气体，其中的气体分子或原子被电离形成带正电荷的离子和带负电荷的电子。低温等离子体的形成主要通过加热气体、施加高电压或注入电子等方法来实现

低温等离子体的形成过程可以理解为电离、复合和扩散三个主要步骤

1.电离：当气体受到外部能量的激发时，气体分子或原子会失去或获得电子，形成带电离子和自由电子

2.复合：复合是指带电离子和自由电子之间的相互碰撞，从而导致它们重新结合成中性的分子或原子

3.扩散：低温等离子体中带电的粒子具有高速运动的特点，它们会沿着电场方向或浓度梯度方向扩散，从而形成等离子体的空间分布

低温等离子体具有许多特殊的物理和化学性质，例如高电导率、高反应活性和较短的重组时间等。因此，低温等离子体在许多领域中具有广泛的应用，包括材料表面改性、等离子体显示器、光源、能量转换等

低温等离子体的原理及使用三、低温等离子体处理的主要功能1、等离子体处理的表面清洁作用可有效去除物体表面有机污染物和氧化物。任何湿洗法清洗，表面都会有残留，只有低温等离子体表面处理才能做到彻底的净化，得到超高洁净度的表面，且低温等离子体只对材料纳米级的表面起作用，不会改变材料原有的特性，在对表面洁净度要求较高的工艺中，正在取代湿法处理工艺而得到广泛使用。气体被激发为等离子态；重粒子撞击固体表面；电子与活性基团与固体表面发生反应解析为新的气相物质而脱离表面

低温等离子体的原理及使用2、等离子体处理的活化作用经低温等离子体处理后使物体表面形成C=O羰基、-COOH羧基、?OH羟基三种基团。这些基团具有稳定的亲水功能，对粘接、涂覆有积极作用。可使聚合物表面出现部分活性原子、自由基和不饱和键，这些活性基团与等离子体中的活性粒子发生反应生成新的活性基团，从而增加表面能量，改变表面的化学特性，增强表面附着力、粘结力、张力，包括对橡胶、复合材料、玻璃、布料、金属等的处理，涉及各行各业

低温等离子体的原理及使用3、等离子体处理的表面粗化与蚀刻作用对应不同的材料采用相应的气体组合形成具有强烈蚀刻性的气相等离子体与材料表面的本体发生化学反应及物理冲击，使材料本体表面的固态物质被气化，生成如CO、CO2、H2O等气体，从而达到微蚀刻的目的。刻蚀均匀，不改变材料基体特性；能有效粗化材料表面，并能精准控制微蚀量4、等离子体处理的涂层(沉积、接枝)作用

低温等离子体的原理及使用等离子体处理工艺还可以应用于对材料的微量涂层选配两种相对应的不同气体同时进入等离子体反应舱，两种气体在等离子体环境下被激发而重新聚合，会产生新的化合物沉积在材料的表面形成新的涂层，利用等离子体处理的这种特效，可以把本来不易涂覆的材料涂覆到物体的表面，例如心脏支架、人造血管的防血液凝固涂层，材料的防刮表面和疏水性涂层等可使材料表面分子链发生断裂产生新的自由基、双键等活性基团，随之发生交联、接枝等反应,活性气体会在材料表面聚合产生一层沉积层，达到材料表面改性的目的

低温等离子体的原理及使用四、设备及使用(一)设备设备由两部分组成：处理单元和电源。处理单元由高压放电部分和反应器组成。高压放电部分包括：气体输送部分，气体预处理部分，电源控制部分，以及气体预处理部分的电源控制部分。反应器由壳体、填充床、气体管道、反应器和控制单元组成。气体通过填充床进入反应器，并被预处理后进入反应器。反应器中的空气被加速，然后通过等离子体的通道与废气混合。在气体混合物中，混合了一定量的氧气和氮气，这是进行后续反应的必要条件(二)使用方法低温等离子机的使用方法1.准备工作：确保