什么是等离子体处理技术？

近年来，对高分子材料表面改性技术的研究和应用日益兴起，其中最热门的技术之一是低温等离子体处理技术。等离子体是指被电离的气体，是由电子、离子、原子、分子或自由基等粒子组成的集合体。等离子体处理技术，又称为离子冲击（或轰击）扩散处理技术，是辉光放电等离子体在低于0.1MPa的特定气氛中，利用工件（阴极）和阳极之间辉光放电产生的离子轰击工件表面，实现表面改性的处理工艺。

等离子体处理的特点

根据等离子体的粒子温度，可以分为高温等离子体和低温等离子体，用于材料表面改性处理领域的是后者。低温等离子体的能量较低，一般约为几十电子伏特，大于聚合物材料分子的结合键能（几至十几电子伏特），完全可以使有机大分子链发生断裂，具有作用强度高、穿透力小（约5～50nm）、反应温度低等特点，因而只作用于材料表面（通常为几至几十纳米），不影响基体的性能。

通过低温等离子体表面处理，材料表面发生多重的物理、化学变化，或产生刻蚀而粗糙，或形成致密的交联层，或引入含氧极性基团，使亲水性、粘结性、可染色性、生物相容性及电性能等得到改善。此外，低温等离子体技术具有易操作、加工速度快、处理效果好、环境污染小、节能等优点，因此在材料表面改性处理中得到日益广泛的应用并具有广阔的发展前景。

等离子体处理的原理

等离子体处理的原理等离子体改性高分子材料表面，主要体现在几方面的作用：等离子体表面处理、等离子体聚合及等离子体接枝聚合等，从而实现多重的物理、化学变化，使得材料表面性质得以改善。

等离子体表面处理

高分子材料表面在非聚合性气体等离子体中进行处理，按反应特点有如下两种情况：

1）非反应性气体的等离子体在惰性气体、氮等离子体作用下，高分子材料表面会受到刻蚀，同时经等离子体轰击后会发生键的断裂，形成大量的自由基，进一步形成大分子间交联或新的双键。由于材料表面形成交联和双键，分子链成网状结构，从而增加了表面层的密度和刚性，如改善材料的亲水性、粘接性、热稳定性等。

2）反应性气体等离子体高分子材料表面在氧或其它氧化性气体等离子体中处理，等离子体与材料表面将发生氧化反应，不仅向材料表面引入相应元素和官能团，而且大分子的氧化降解，也会造成材料表面的刻蚀，使其表面粗糙化。

等离子体聚合

高分子材料暴露于聚合性气体等离子体中，材料表面上将会发生聚合物的沉积，若沉积物的粘结足够强，则利用这种等离子体可以有效地对高分子材料表面进行改性，利用等离子体聚合改性高分子材料表面，可以根据需要在“单体”气氛中将几种有机气体混合加入，进行“共聚合反应”，当然也可以根据需要将“单体”气体的比例随意改变，以获得独特结构的聚合物。

等离子体技术已广泛地应用在电子、机械、航天航空工业、海水淡化、印刷、太阳能电池等方面。同样低温等离子体改性高分子材料表面也已从机理、动力学研究走向了应用和工业化。可以预料，它一定会发展成为一种非常有实用价值的改性高分子材料表面的新技术和新工艺。