等離子體的研究發展

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2022-08-16

等離子體（plasma）是不同于自然界中常見的固體、液體和氣體的物質形態。物質由大量的分子構成，將分子繼續分割可以得到原子，根據原子的核式結構模型，原子內部有帶正電的原子核，圍繞原子核做高速運動的是核外帶負電的電子。當原子的外界被加熱到足夠高的溫度時，外層電子獲得較高的能量，它們可能會擺脫原子核的電場力的束縛逃逸出來，成為獨立的自由電子。于是，物質就變成了由帶正電的原子核和帶負電的一團均勻的“漿糊”，它是離子化物質，呈現氣體狀，人們稱它為離子漿或者是電漿。這些“漿糊”中正、負電荷總量相等，所以等離子體其實是電中性的。等離子體在磁場中具有偏轉性質，它的運動狀態受到電磁力的影響，大量的等離子體表現出了明顯的集體行為。等離子體的組成粒子有很多種，包括電子、離子等帶正負電的粒子和中性粒子（原子、分子、微粒等）。等離子體在小尺度范圍內則表現出明顯的電磁性。

等離子體的研究一共受到了以下四個方面的推動：氣體放電的研究、天體和空間物理學的研究、受控熱核聚變的研究和低溫等離子體技術應用的研究。等離子體的發展經歷了以下幾個階段：

第一階段：19世紀30年代，法拉第和湯姆孫等人對常見的氣體進行放電現象的研究，開啟了等離子體研究的歷史。19世紀80年代，英國科學家克魯克斯對于氣體放電管中的電離氣體冠以“物質的第四態”的名稱。20世紀20年代，空間等離子體的研究逐步展開。1928年，等離子體學的正式問世。

第二階段：20世紀30年代起，科學界逐步形成等離子體動力的理論。在此階段，學術界對等離子體已經形成一套較為成熟的理論。其中具有代表性的是朗道在1936年利用方程來表達等離子體中的粒子相互碰撞的積分式。

第三階段：1950年后，等離子體物理發展較為迅速。60年代，美、蘇等國家陸續實現對宇宙的探索，期間發射出多顆實驗衛星，檢測到大量數據。宇宙中蘊藏豐富的等離子體，對地球以外區域的探索也推動了等離子體物理學的發展。等離子體由此開始成為學術界一個獨立的分支。此階段，科學家利用惰性氣體作為載氣來進行電弧放電產生的等離子體的技術，在多個領域都開始實現應用。

第四階段：20世紀80年代至今，等離子體技術開始朝著低溫等離子體領域發展，等離子體在化工和冶金行業的推廣也加強了對低溫等離子體性質的研究。在此階段，隨著材料工程科學的發展，等離子體技術（包括等離子體制備材料和等離子體改性材料表面技術）都不斷吸引大量研究者的目光。同時，隨著清潔化生產、綠色化工工藝和環保意識的深入人心，也推動了低溫等離子體技術的研發及工業化應用。