【西安科研仪器定制】DBD等离子体放电材料改性效果

   DBD材料改性的效果与所采用的气体类型有关，不同气体电离后所产生的活性粒子类型不同，对材料表面的作用效果也不同。但通常上述四种作用同时发生。科研仪器定制反应性气体（N2、O2、CO、CO2、CF4等）中产生的DBD等离子体含有丰富的反应性活性粒子，可直接与材料表面的大分子自由基结合，从而改变材料表面的化学结构。如氧气DBD等离子体能在材料表面引入-OH、-COOH等大量的含氧基团，且由于氧对材料表面的氧化分解，同时使材料表面发生刻蚀，从而使材料表面的水触角降低，亲水性增强。此外空气、CO、CO2及其它含氧气体DBD等离子体由于可以分解出原子氧，同样具有氧气DBD等离子体的作用。非反应性气体（H2、Ar、He）中产生的DBD等离子体随含有大量活性粒子，但不能和材料表面自由基直接作用。因此用非反应性气体DBD等离子体进行材料改性主要是利用等离子体中的高能粒子轰击，使在材料表面产生大量自由基。处理后的自由基和空气中的含氮含氧成分作用从而改变材料表面的化学结构，也可获得材料表面亲水性改变。若采用含有F、CL、Si的气体和液体化学蒸汽作为反应媒质将其与He、Ar、N2等载气混合进行放电，可在表面引入含F、CL、Si的憎水性非极性基团，或在表面生成憎水性膜，提高表面憎水性。另外用同样形式的DBD放电处理不同的材料，作用效果也是不同的。处理含氧材料表面时，由于材料表面化学键断裂分解成大分子碎片，进入等离子体内形成活性氧，将出现交联、刻蚀、引入极性基团三者的竞争中；对于不含氧的材料，采用非反应性气体处理时只有处理后与空气中的氧作用而引入极性基团的过程。因此DBD材料表面改性时，应灵活选用处理气体和组合，控制其中的某个过程起作用，从而获得希望的改性效果。

  DBD等离子体放电材料改性效果除了受气体性质影响外，还与其它很多因素有关，如放电的电压电流、放电功率、介质种类、气隙距离、气体种类、电极布置、处理时间等。科研仪器定制DBD电离效率和改性效果，主要取决于放电敏感参量之间的匹配，这些放电敏感参量主要包括:激励电源因素（电源类型、电源电压、频率、波形等）、放电气体类型、放电反应器结构（电极结构和阻挡介质等）。一般来讲，改性的效果随着外公率、外加电压、阻挡介质介电常数的增加而增强。另外电源类型、电极形状布置及处理时间等也对DBD等离子体材料表面改性有较大影响。通常可以通过选用不同类型的电源类型来达到不同的放电模式和工作效率。也可以通过改变电极形状及其分布来提高DBD改性的效果和对一些形状复杂的材料进行改性处理。除上述因素外，要改性材料的表面状态、化学成分、结构、清洁度以及活性粒子能量分布、相对含量、粒子流密度等，都会影响改性效果。因此DBD等离子体改性具有很强的灵活性和适应性。

  对DBD等离子体材料改性的诊断主要包括放电特性诊断和表面特性分析。放电特性诊断，主要利用电压电流探头来测量放电电压电流波形，科研仪器定制利用电压电流积分法或李萨如法计算传输电荷及放电功率，利用ICCD发光图像拍摄获得发光图像空间分布及放电均匀性，利用光谱仪来测量放电空间活性粒子的种类和含量；材料表面特性分析主要利用表面分析手段获得，可采用接触角和表面能测量考察表面亲水性和憎水性变化，采用XPS和FTIR分析表面化学成分变化。采用SEM和AFM分析表面样貌和粗糙度变化。