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大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子表面處理原理

文章出處:等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間:2023-10-25
介質(zhì)阻擋放電,是一種在高壓電極和接地電極之間插入阻擋介質(zhì)的氣體放電,阻擋介質(zhì)材質(zhì)有石英、玻璃、陶瓷、聚合物等多種類(lèi)型。由于阻擋介質(zhì)的存在,當(dāng)給電極施加一定頻率的足夠高的交流電時(shí),電流增長(zhǎng)受限,放電不會(huì)發(fā)展成為火花放電或者弧光放電,放電聲音較小,也被稱(chēng)為“無(wú)聲放電”。
 
按照結(jié)構(gòu)不同,大氣壓介質(zhì)阻擋放電可分為體介質(zhì)阻擋放電(VolumeDBD,VDBD)和表面介質(zhì)阻擋放電(SurfaceDBD,SDBD)。VDBD又可分為同軸介質(zhì)阻擋放電和平行板介質(zhì)阻擋放電。平行板介質(zhì)阻擋放電,特點(diǎn)是至少存在一個(gè)電極被阻擋介質(zhì)覆蓋,或者阻擋介質(zhì)懸浮于兩個(gè)電極之間的氣隙,在等離子體材料改性領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。對(duì)稱(chēng)平行板介質(zhì)阻擋放電裝置的正負(fù)電極表面均被阻擋介質(zhì)覆蓋,電極與放電區(qū)域隔離開(kāi)來(lái),可以有效保護(hù)電極不被等離子體空間內(nèi)的活性粒子腐蝕。非對(duì)稱(chēng)平行板介質(zhì)阻擋放電裝置和懸浮介質(zhì)平行板介質(zhì)阻擋放電裝置至少有一個(gè)電極裸露于等離子體放電空間中,裸露電極會(huì)受到等離子體放電空間內(nèi)的活性粒子影響,出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象,但是單介質(zhì)的存在使得介質(zhì)總電容增加,氣隙間分壓減小,降低等離子體放電電壓。
 

大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子表面處理原理


大氣壓平行板介質(zhì)阻擋放電改性材料表面特性的過(guò)程:等離子體放電空間中存在大量活性粒子和輻射線,處于放電空間中的材料會(huì)受到這些物質(zhì)的影響,在材料表面發(fā)生能量轉(zhuǎn)移。活性粒子對(duì)材料表面的影響局限于幾個(gè)單分子層,也就是幾個(gè)到幾百個(gè)納米;輻射則具有一定的穿透作用,可以深入到材料表面以下幾微米。在各種活性粒子和輻射線的作用下,材料表面的活性大幅提高,形成若干個(gè)活性中心,與此同時(shí)材料表面還存在很多自由基團(tuán)。在大量自由基團(tuán)存在的活性中心,會(huì)發(fā)生聚合物降解、組分交聯(lián)等過(guò)程,還有大量官能團(tuán)的引入。
 
大氣壓平行板介質(zhì)阻擋放電等離子體應(yīng)用于材料表面處理時(shí),等離子體放電空間中多數(shù)電子和離子的電子伏特在一到兩位數(shù)之間,這些粒子作用于材料表面時(shí)會(huì)打開(kāi)材料表面原有的分子化學(xué)鍵,形成新的化學(xué)鍵,然后與材料表面附近的自由基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成新的化學(xué)結(jié)構(gòu)。在這些化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的同時(shí),也會(huì)改變材料表面的物理結(jié)構(gòu),比如材料表面粗糙度提升。大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子體中的能量達(dá)不到高能射線的范疇,對(duì)材料沒(méi)有穿透作用,為納米級(jí)改性,對(duì)材料結(jié)構(gòu)的影響較小。介質(zhì)阻擋放電等離子體作用于材料表面,會(huì)在引入極性基團(tuán)的同時(shí)提高材料表面的粗糙度,從而在不損壞材料本體結(jié)構(gòu)的前提下改善材料的親疏水性和界面性能。

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