等離子體(是氣體被電離后而產生的物質的第四種存在形態,主要由自由電子、離子以及未電離的中性粒子組成,整體呈現電中性狀態。在表面處理技術中所用的等離子體,大多數都是采用電離氣體方式形成的。在真空密閉的真空室內,通入惰性氣體或反應性氣體,并使真空室保持在低壓狀態,通過外加電極產生氣體放電,使加速的電子與氣體分子發生碰撞,使其電離或激發,也可以通過真空室中設置的離子源或等離子體發生器直接產生等離子體。
等離子體表面處理原理
用于表面處理技術中的等離子體,一般為低溫等離子體,其主要特點是電子溫度遠遠大于離子等重帶電粒子溫度,這就意味著電子具有足夠高的能量使氣體分子發生電離和激發。低溫等離子體處理原理主要包含三個方面:
第一,等離子體表面清洗作用。
由于等離子體是由真空室中氣體輝光放電產生的,因而含有許多“活性”組分,包括:處于高速運動狀態下的高能電子,電離導致的離化狀態下的原子和分子,處于激活狀態下的中性原子、分子、原子團等,未反應的原子和分子。這些“活性”組分可以去除材料表面靜電、粉塵和油污雜質,使得表面得到徹底清潔,大大提高了材料的表面性能;
第二,等離子體表面活化作用。
一般而言,等離子體中的“活性”組分能量都較高,其中高速運動狀態下的電子能量在幾ev到幾十ev之間,大于樹脂等聚合物材料中的分子結合鍵能(幾ev到十幾ev之間),因此可以破壞聚合物分子中的鏈式基團并形成一些自由基,不同氣體源等離子體粒子會與材料表面發生一些化學變化,相應引入不同的極性基團,如氧等離子處理引入含氧基團、氮或氨等離子體引入含氮基團等,從而增加材料表面活性;
第三,等離子體表面刻燭作用。
等離子體中的高能“活性”組分強烈地轟擊材料表面,并與之發生相對復雜的物理變化,產生較強的刻蝕作用,移除表面一些不穩定的結合層,增加表面的凹凸起伏性和表面粗糖度,有利于提高復合材料表面的整體穩定性。
以上就是關于等離子體表面處理原理的一些簡單介紹,通過低溫等離子表面處理技術對材料表面進行持續改性,在增加親水的同時也增加了材料表面的粗糙程度。