等离子表面处理原理及作用

什么是等离子表面处理机？
等离子表面处理(plasma cleaner)也叫等离子清洗机，是一种全新的高科技技术，利用等离子体来达到常规清洗方法无法达到的效果。对气体施加足够的能量使之离化便成为等离子状态。等离子体的“活性”组分包括：离子、电子、活性基团、激发态的核素（亚稳态）、光子等。等离子表面机就是通过利用这些活性组分的性质来处理样品表面，从而实现清洁、改性、涂覆、光刻胶灰化等目的。
等离子表面处理机，大部分人可能会感觉很陌生。事实上，等离子清洗机通过对样品表面进行改性（亲水性），同时除掉表面有机物，使多种材料之间能够进行贴合、涂覆、镀膜等工艺操作。从研究开发到工艺生产使用，从表面微细加工到表面处理改质效果都非常好，应用广泛。

等离子表面处理机的原理是什么？

等离子体是物质的一种存在状态，通常物质以固态、液态、气态三种状态存在，但在一些特殊的情况下有第四种状态存在，如地球大气中电离层中的物质。等离子体状态中存在下列物质：处于高速运动状态的电子；处于激活状态的中性原子、分子、原子团（自由基）；离子化的原子、分子；未反应的分子、原子等，但物质在总体上仍保持电中性状态。

常见2种等离子表面处理机区别:

1、常压/大气等离子表面处理机给它接入气体与能量，气体压力达到0.2mpa左右、与足够的能量，通俗来讲就是高频高压产生等离子体。再通过等离体子体轰击被清洗产品表面，以达到清洗目的。

优点：快速量产

2、真空等离子表面处理机:原理也是一样的，在真空腔体里，通过射频电源在一定的压力情况下起辉产生高能量的无序的等离子体，通过等离子体轰击被清洗产品面，以达到清洗目的。

优点：精密全面

等离子表面处理机的作用

1、改善材料表面的亲水性

高分子材料经过Ar、N2、H2、CO、O2、NH3等气体等离子体处理后接触空气，会在材料表面引入C-O、—COOH、—OH、—NH2等极性基团，增加材料表面亲水性。

润湿性是固体表面的重要特征之一，主要由水在表面的接触角θ衡量；当接触角θ＜10°时，液体可于固体表面较好铺展，固体表面为超亲水表面。低温等离子体中高能电子及重离子能量大多高于材料表面C-C（3.45eV）、C-H（4.3eV）C-O（3.48eV）、C-F（4.69eV）等典型化学键键能。因此，采用低温等离子体处理材料表面时，等离子体中高能电子或重离子可将材料表层分子链的化学键打断。材料表层分子链上的化学键被打断后，将于打断位置出现悬空键，形成表面自由基，低温等离子体中的O、-OH等自由基可与材料表面自由基相结合，形成Ｃ-Ｏ、Ｃ＝Ｏ等亲水性含氧官能团，因此利用plasma等离子表处理机可以提高表面亲水性。

2、改善材料之间的吸附性

研究表明，等离子改性后的PET材料表面对白蛋白具有优先吸附的性质，且接枝了PEG6000的PET材料表面对白蛋白的优先吸附性最强。吸附了白蛋白的生物材料表面可以显著抑制血小板的聚集和黏附，表现出良好的血液相容性。

聚合物纤维作为良好的吸附性材料，具有比表面积大、孔隙率高等特点。在聚合物纤维表面利用低温等离子体技术接枝特定分子后，能够提高其选择性吸附有害物质的吸附量，在污染防治领域发挥重要的作用。

3、增加材料之间的粘结性

许多聚合物薄膜和纤维等高分子材料由于具有较低的表面能，很难被溶剂润湿，表现出较低的粘接性。而高分子材料经plasma等离子表面处理机处理后，易在其表面引入极性基团或活性点，提高表面活性和表面能，使非极性表面转变为极性表面，增强了粘结材料与粘结剂之间的范德华力作用，进而达到改善材料粘结性的目的。

4、增强材料的生物相容性

生物体对生物医学材料的反应，主要由材料表面的化学组成以及分子结构所决定。这也使材料表面必须具有一定的生物相容性。Plasma等离子表面处理机能够有效的在高分子材料表面引入新的官能团或者改变表面的化学结构，进而改善高分子材料的生物相容性，在生物医学领域有着广泛的应用。

5、金属表面去油及氧化物去除

金属表面常常会有油脂、油污等有机物及氧化层，在进行溅射、油漆、粘合、健合、焊接、铜焊和涂覆前，需要用plasma等离子清洗机处理来得到完全洁净和无氧化层的表面。金属氧化物会与处理气体发生化学反应，这种处理要采用氢气或者氢气与氩气的混合物。

总的来说plasma等离子表面处理机可实现材料的表面粗糙化、表面清洁、表面化学基团引入和表面亲水性调变等作用。等离子体对材料的改性仅限于表面，对材料基质不会产生破坏作用，因此在材料的表面改性中具有重要的应用价值。

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等离子表面处理原理及作用

等离子表面处理机的作用

1、改善材料表面的亲水性

2、改善材料之间的吸附性

3、增加材料之间的粘结性

4、增强材料的生物相容性

5、金属表面去油及氧化物去除

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等离子表面处理原理及作用

等离子表面处理机的作用

1、改善材料表面的亲水性

2、改善材料之间的吸附性

3、增加材料之间的粘结性

4、增强材料的生物相容性

5、金属表面去油及氧化物去除

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