通常,熱等離子體是氣體在大氣壓下電暈放電產生,冷等離子體由低壓氣體輝光放電形成。
冷等離子體裝置是在密封容器中設置兩個電極形成電場,用真空泵實現一定的真空度,隨著氣體愈來愈稀薄,分子間距及分子或離子的自由運動距離也愈來愈長,受電場作用,它們發生碰撞而形成等離子體,這時會發出輝光,故稱為輝光放電處理。輝光放電時的氣壓大小對材料處理效果有很大影響,另外與放電功率,氣體成分及流動速度、材料類型等因素有關。
應用:
低溫等離子體技術具有工藝簡單、操作方便、加工速度快、處理效果好、環境污染小、節能等優點,在表面改性中廣泛的應用。
1.表面處理
通過低溫等離子體表面處理,材料表面發生多種的物理、化學變化,或產生刻蝕而粗糙,或形成致密的交聯層,或引入含氧極性基團,使親水性、粘結性、可染色性、生物相容性及電性能分別得到改善。
2.表面聚合
大多數有機物氣體在低溫等離子體作用下,聚合并沉積在固體表面形成連續、均勻、無針孔的超薄膜,可用作材料的防護層、絕緣層、氣體和液體分離膜以及激光光導向膜等,應用于光學、電子學、醫學等許多領域。
3.表面接枝
以等離子體接枝聚合進行材料表面改性,接枝層同表面分子以共價鍵結合,可獲得優良、耐久的改性效果。美國曾將聚酯纖維進行輝光放電等離子體處理與丙烯酸接枝聚合,改性后纖維吸水性大幅度提高,同時抗靜電性能也有改善。白敏冬等用Ar等離子體處理尼龍綢表面,引入丙烯酸,接枝聚合使尼龍綢抗靜電性增強。低溫等離子體接枝改性毛織物原料及成品,可改善毛絨表面性能、增強著色性、軟化織物、降低縮水率,且毛織物本體不受影響[11]。滌綸纖維堅固耐穿,但其結構緊密、吸水性差、難染色,王雪燕等用低溫氮等離子體引發丙烯酰胺對滌綸織物進行接枝改性,接枝后滌綸織物的上染百分率、染色深度及親水性都有明顯提高。
低溫等離子體對醫用材料表面處理,可引入氨基、羰基等基團,生物活性物質與這些基團接枝反應可固定于材料表面。用等離子體處理聚丙烯膜,引入氨基,再通過共價鍵接枝,固定上葡萄糖氧化酶,經測定,接枝率分別達52μg/cm2和34μg/cm2。