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等離子體是除固、液、氣外自然界物質存在的“第四態”，是由原子、分子、電子、離子以及自由基等多種粒子組成的集合體，整個體系內部正負電荷數量相等，因此整體呈電中性。自然界中的極光、閃電以及夜空中的滿天繁星等都是等離子體現象。等離子體本質是一種被電離了的氣態物質，其構成體電子、離子等都具有一定的能量，當它們與材料表面發生作用時會將自身的能量傳遞給材料表面的原子和分子，發生復雜的化學及物理變化，從而改變了材料表面的潤濕性、粘結性、表面能等。

等離子表面處理原理

等離子體對材料表面的作用原理有許多理論解釋，如表面分子鏈降解理論、氧化理論、氫鍵理論、交聯理論、臭氧化理論以及表面介電體理論等，但其對材料表面發生反應機理可概括為3步：

(1) 空氣中的少數自由電子在高電壓電場中被加速而獲得較高動能，在運動時必然會撞擊到空間中的其他分子。被撞擊的分子同時接收到部分能量，成為激發態分子而具有活性。

(2) 激發態分子不穩定，又分解成自由基消耗吸收的能量；也可能離解成離子或保留其能量而停留于亞穩態。

(3) 自由基或離子在材料表面反應時，可形成致密的交聯層；等離子體與存在的氣體或單體發生聚合反應，沉積在材料表面形成具有可設計的涂層；等離子體與表面自由基或離子發生反應形成改性層。

等離子表面處理作用

等離子體與材料表面作用過程很復雜，不同類型的等離子體反應過程不相同，與參與反應的粒子、等離子體狀態參數、表面的材料、材料表面的狀態有關，還有表面在反應器中作為電極，器壁或樣品，都將影響著等離子體與表面相互作用過程。等離子體對材料表面的作用大致有4種：表面清洗；表面刻蝕；表面交聯和形成具有新化學結構的表面。

作用過程有可能在表面引入特定官能團，產生表面刻蝕，形成交聯結構層或生成表面自由基，這些作用一般不是單一的，往往某種作用為主，幾種作用并存。

1）表面清洗

等離子清洗又稱為干法清洗，是在射頻電源的激發下，將氧氣、氬氣等工藝氣體激發成離子態，進而與待清洗工件表面的雜質發生化學物理反應，生成揮發性的產物，從而達到清洗目的。

2）表面刻蝕

等離子體表面處理會對材料產生刻蝕作用，其原因大體有兩種，一是等離子體中的電子、離子等活性粒子撞擊材料表面引起的濺射侵蝕(主要是惰性氣體)，二是等離子體中的化學活性種對材料表面的化學侵蝕(反應性氣體）。

3）交聯反應

被處理材料表面的自由基部分也會互相發生反應，在材料表面生成一種致密的交聯層，這樣就可以強化表面層，提高材料的耐磨性、黏著性及耐化學品性。

4）形成新化學結構

如果放電氣體為可反應性氣體，如N₂、0₂、C₂H₄等，在活化了的材料表面將會發生復雜的化學反應。因此，新的化學結構與放電氣體密切相關，選擇合適的放電氣體是材料表面改性的關鍵一步。

低溫等離子表面處理技術（Low temperature plasma technology，以下簡稱等離子體）對高分子材料表面的處理通常是利用Ar、O₂、N₂、空氣等氣體經低壓輝光放電產生激發態的原子、分子、自由基和離子等作用于材料表面。等離子體對材料表面的作用主要有：清除表面弱邊界層、表面刻蝕、表面交聯、在材料表面引入特定官能團。在改性過程中幾種作用都有可能同時發生并相互競爭，使材料的力學性能和表面能發生改變或者獲得較親水的表面。