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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。
等離子表面改性原理
圖 1 等離子體材料表面改性原理示意圖
 
等離子體表面改性具有如下優點:
(1)等離子體產生的離子轟擊能量較高,且只發生在材料的表面,一般不會影 響納米材料的內部結構和化學性質。
(2)等離子體反應過程能量較高,所以改性所需時間短,高效。
(3)等離子體主要存在于氣固相之間的干式工藝法,相比于傳統的濕法改性法 (含強氧化性酸的氧化改性),等離子體改性后不需要復雜的純化和回收處理,且滿 足環保的要求。
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