等离子清洗机在实际应用中往往会使用不同的工艺气体,所产生的等离子体会含有丰富多样的活性粒子和高能量粒子,这些离子体和固体材料表面的相互作用对等离子体本身或对固体材料都有重要的意义。
等离子体中的粒子将能量传递给固体材料表面,同时给等离子体带来大量的杂质。对固体材料来说,由于这些高能粒子的轰击和传递的能量,使固体材料表面发生各种物理和化学反应,所以研究等离子体和固体材料表面的作用过程,对材料表面的改性、新材料和新工艺的探索都非常有帮助。
不同等离子体和各种固体材料表面的作用依赖于等离子体的物理参数、固体材料的种类、表面的结构和形态等因素,但等离子体和固体材料表面的作用仅发生在表层几到几十个纳米(1纳米=10Å)的深度,因而不会损伤基体的固有性能;而且可赋予材料表面新的实用性能,如抗静电性、亲水性、染色性(高分子材科)耐磨、耐腐蚀性(金属材料); 清洗、刻蚀,去胶等(半导体材料);吸光性。
等离子体中的粒子将自身的能量传递给固体表面,诱发表面的原子或分子生成新的化学键,或者使原来的化学键断裂;典型的键能只有几个电子伏特(eV),其化学作用有着许多种类。
1、氧化:氧是强的氧化剂,当等离子体中有氧存在时,对固体表面发生氧化反应,生成氧化物或过氧化物。
2、还原:氢原子具有高的反应能力,也是强的还原剂,不仅可以使材料表面层的氧化物还原,而且往往能渗透到材料深层,使较深层的氧化物还原,例加可以将金属氧化物中的金属还原出来。
3、分解和裂解:在等离子体作用下,材料表面分子发生分解、大分子产生断裂、分子键断裂和分子量降低等等。
4、 聚合:当等离子体中引入单体时,可在材料表面产生聚合反应,这种反应可以是在等离子体条件下生成聚合物沉积在固体表面,也可以是等离子体诱发在固体表面产生自由基,然后与单体结合,结合方式有分子键发生交联、侧键上接枝、官能团转换或嵌断聚合等。
等离子体中含有大量的离子、电子,具有较高的活性,当气体分子处于其中时,容易激发气体分子反应, 产生新的物质,这是常见的现象,而工业生产正是利用了这一特性。
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