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等離子體是在特定條件下使氣體電離而產(chǎn)生的非凝聚態(tài)體系，可以理解為受激發(fā)的氣體，它包含被剝離的電子、帶異性電荷的離子和激發(fā)態(tài)原子，整體仍表現(xiàn)出中性。等離子體中各種粒子之間存在復(fù)雜的彈性或非彈性碰撞（電離）。高溫和低溫是區(qū)別等離子體最主要的標(biāo)志之一，也就是說其具有雙溫性高溫（熱平衡）等離子體內(nèi)部各種粒子溫度整體都達(dá)到極高溫度范圍（10⁶-10⁸K），受控核聚變是其產(chǎn)生的方式之一。低溫（非平衡）等離子體不同于上述的一點(diǎn)是電子溫度遠(yuǎn)超其他低溫粒子（300-500K），達(dá)到10⁴K，所以它的電離度通常較低。

低溫等離子體的產(chǎn)生依賴外界驅(qū)動(dòng)力（電場(chǎng)）的作用。外界所施加的能量傳遞給電子或離子，它們通過碰撞將分子分解為原子和自由基。有些離子沉重所以被帶動(dòng)的速度較低，碰撞不激烈，而電子卻飛速地碰撞接觸，這就導(dǎo)致體系處于非平衡狀態(tài)而形成低溫等離子體。低溫等離子體提供的能量可以使體系輕松跨越反應(yīng)限制，使得許多通常無法發(fā)生或需要極端條件才能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)在等離子體中得以實(shí)現(xiàn)。

低溫等離子體對(duì)材料的作用

等離子體表面改性材料技術(shù)是最早被使用的等離子體制備材料的技術(shù)之一。它是對(duì)材料最淺顯的表面進(jìn)行等離子處理，由于等離子體能量比化學(xué)鍵能量高（20ev＞10ev），會(huì)使得材料表面發(fā)生刻蝕、交聯(lián)、化學(xué)改性等作用?？涛g類似于刀體在物質(zhì)表面留下劃痕，使得材料表面粗糙，改變其理化性質(zhì)；交聯(lián)是指相鄰的高分子因?yàn)榇嬖谧杂苫赡軙?huì)互相連接在一起；化學(xué)改性是指在材料微表面發(fā)生氫脫離或形成雙鍵，又或是等離子體氣體參與表面的反應(yīng)形成新官能團(tuán)。

低溫等離子體處理材料的優(yōu)點(diǎn)

等離子體具有高效、方便、清潔無污染等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛用于改性材料中。低溫等離子體處理材料的優(yōu)點(diǎn)有很多，主要包括以下五點(diǎn)：（1）低溫等離子體在處理材料過程中可以將改性過程維持在較低溫度下，避免過高溫度對(duì)材料的傷害；（2）等離子體作用于基體表面和近表面，避免對(duì)處理的材料整體結(jié)構(gòu)的改變，可維持基體整體的屬性；（3）大量的種類繁多的活性粒子，如離子、電子、激發(fā)的分子、原子以及自由基都能作用于材料表面，發(fā)生表面反應(yīng)。已有報(bào)道揭示了活性氣體，如O2、CO/CO2、NH3/N2能在基體表面引入-OH、-COOH、-NH2基團(tuán);（4）可根據(jù)需要，采用不同的活性或惰性氣體，甚至可以采用各種氣體的組合進(jìn)行等離子體反應(yīng)，提供豐富的活性物質(zhì)。（5）等離子體具有環(huán)境友好性，幾乎不產(chǎn)生有毒物質(zhì)。因此，使用等離子體技術(shù)可以很容易地實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的改性，這比傳統(tǒng)的化學(xué)改性方法要方便得多。