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大气压介质阻挡放电等离子表面处理原理

文章出处:等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2023-10-25
介质阻挡放电,是一种在高压电极和接地电极之间插入阻挡介质的气体放电,阻挡介质材质有石英、玻璃、陶瓷、聚合物等多种类型。由于阻挡介质的存在,当给电极施加一定频率的足够高的交流电时,电流增长受限,放电不会发展成为火花放电或者弧光放电,放电声音较小,也被称为“无声放电”。
 
按照结构不同,大气压介质阻挡放电可分为体介质阻挡放电(VolumeDBD,VDBD)和表面介质阻挡放电(SurfaceDBD,SDBD)。VDBD又可分为同轴介质阻挡放电和平行板介质阻挡放电。平行板介质阻挡放电,特点是至少存在一个电极被阻挡介质覆盖,或者阻挡介质悬浮于两个电极之间的气隙,在等离子体材料改性领域得到广泛应用。对称平行板介质阻挡放电装置的正负电极表面均被阻挡介质覆盖,电极与放电区域隔离开来,可以有效保护电极不被等离子体空间内的活性粒子腐蚀。非对称平行板介质阻挡放电装置和悬浮介质平行板介质阻挡放电装置至少有一个电极裸露于等离子体放电空间中,裸露电极会受到等离子体放电空间内的活性粒子影响,出现腐蚀现象,但是单介质的存在使得介质总电容增加,气隙间分压减小,降低等离子体放电电压。
 

大气压介质阻挡放电等离子表面处理原理


大气压平行板介质阻挡放电改性材料表面特性的过程:等离子体放电空间中存在大量活性粒子和辐射线,处于放电空间中的材料会受到这些物质的影响,在材料表面发生能量转移。活性粒子对材料表面的影响局限于几个单分子层,也就是几个到几百个纳米;辐射则具有一定的穿透作用,可以深入到材料表面以下几微米。在各种活性粒子和辐射线的作用下,材料表面的活性大幅提高,形成若干个活性中心,与此同时材料表面还存在很多自由基团。在大量自由基团存在的活性中心,会发生聚合物降解、组分交联等过程,还有大量官能团的引入。
 
大气压平行板介质阻挡放电等离子体应用于材料表面处理时,等离子体放电空间中多数电子和离子的电子伏特在一到两位数之间,这些粒子作用于材料表面时会打开材料表面原有的分子化学键,形成新的化学键,然后与材料表面附近的自由基团发生化学反应,形成新的化学结构。在这些化学反应发生的同时,也会改变材料表面的物理结构,比如材料表面粗糙度提升。大气压介质阻挡放电等离子体中的能量达不到高能射线的范畴,对材料没有穿透作用,为纳米级改性,对材料结构的影响较小。介质阻挡放电等离子体作用于材料表面,会在引入极性基团的同时提高材料表面的粗糙度,从而在不损坏材料本体结构的前提下改善材料的亲疏水性和界面性能。

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