等離子清洗機在實際應用中往往會使用不同的工藝氣體,所產(chǎn)生的等離子體會含有豐富多樣的活性粒子和高能量粒子,這些離子體和固體材料表面的相互作用對等離子體本身或對固體材料都有重要的意義。
等離子體中的粒子將能量傳遞給固體材料表面,同時給等離子體帶來大量的雜質。對固體材料來說,由于這些高能粒子的轟擊和傳遞的能量,使固體材料表面發(fā)生各種物理和化學反應,所以研究等離子體和固體材料表面的作用過程,對材料表面的改性、新材料和新工藝的探索都非常有幫助。
不同等離子體和各種固體材料表面的作用依賴于等離子體的物理參數(shù)、固體材料的種類、表面的結構和形態(tài)等因素,但等離子體和固體材料表面的作用僅發(fā)生在表層幾到幾十個納米(1納米=10?)的深度,因而不會損傷基體的固有性能;而且可賦予材料表面新的實用性能,如抗靜電性、親水性、染色性(高分子材科)耐磨、耐腐蝕性(金屬材料); 清洗、刻蝕,去膠等(半導體材料);吸光性。
等離子體中的粒子將自身的能量傳遞給固體表面,誘發(fā)表面的原子或分子生成新的化學鍵,或者使原來的化學鍵斷裂;典型的鍵能只有幾個電子伏特(eV),其化學作用有著許多種類。
1、氧化:氧是強的氧化劑,當?shù)入x子體中有氧存在時,對固體表面發(fā)生氧化反應,生成氧化物或過氧化物。
2、還原:氫原子具有高的反應能力,也是強的還原劑,不僅可以使材料表面層的氧化物還原,而且往往能滲透到材料深層,使較深層的氧化物還原,例加可以將金屬氧化物中的金屬還原出來。
3、分解和裂解:在等離子體作用下,材料表面分子發(fā)生分解、大分子產(chǎn)生斷裂、分子鍵斷裂和分子量降低等等。
4、 聚合:當?shù)入x子體中引入單體時,可在材料表面產(chǎn)生聚合反應,這種反應可以是在等離子體條件下生成聚合物沉積在固體表面,也可以是等離子體誘發(fā)在固體表面產(chǎn)生自由基,然后與單體結合,結合方式有分子鍵發(fā)生交聯(lián)、側鍵上接枝、官能團轉換或嵌斷聚合等。
等離子體中含有大量的離子、電子,具有較高的活性,當氣體分子處于其中時,容易激發(fā)氣體分子反應, 產(chǎn)生新的物質,這是常見的現(xiàn)象,而工業(yè)生產(chǎn)正是利用了這一特性。
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