介绍物质的第四种状态
看似“神秘”的等离子体,其实是宇宙中一种常见的物质,在太阳、恒星、闪电中都存在等离子体,它占了整个宇宙的99%。21世纪人们已经掌握和利用电场和磁场产生来控制等离子体。最常见的等离子体是高温电离气体,如电弧、霓虹灯和日光灯中的发光气体,又如闪电、极光等。金属中的电子气和半导体中的载流子以及电解质溶液也可以看作是等离子体。

表面等离子体是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态,广泛存在于宇宙中,常被视为是物质的第四态,被称为等离子态,或者“超气态”,也称“电浆体”。等离子体具有很高的电导率,与电磁场存在极强的耦合作用严格来说,等离子体是具有高位能动能的气体团,等离子体的总带电量仍是中性,借由电场或磁场的高动能将外层的电子击出,结果电子已不再被束缚于原子核,而成为高位能高动能的自由电子。等离子体由离子、电子以及未电离的中性粒子的集合组成,整体呈中性的物质状态。等离子体可分为两种:高温和低温等离子体。等离子体温度分别用电子温度和离子温度表示,两者相等称为高温等离子体;不相等则称低温等离子体。低温等离子体广泛运用于多种生产领域。 |
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等离子体到底是什么?等离子体是具有高不稳定能级的物质,其特征之一是高导电性。在化学上,等离子体非常活泼,可以与表面、液体或微生物相互作用。如果它与塑料、玻璃或金属等固体材料接触,它会改变表面能,例如从疏水性变为亲水性。因此,重要的表面特性会发生变化,例如表面的粘附性和润湿性。这使得在工业上使用全新的(甚至是非极性)材料和环保、无溶剂(无VOC)的油漆和粘合剂成为可能。如今,许多化学表面处理工艺都可以被等离子处理所取代:使用等离子技术,可以以环保的方式对表面进行预处理,无需任何溶剂(VOC)或CO2排放。使用等离子技术时,无需化学品、底漆或附着力促进剂。 |
等离子表面处理,新的特性就会出现等离子表面清洗包括物理改性和化学改性。物化修饰是指电子和离子轰击聚合物表面,破坏聚合物链的化学结构,发生降解反应,生成降解产物沉积到聚合物表面。化学修饰是指自由基在聚合物表面发生化学反应,使其表面化学组成发生变化。物理和化学改性会导致表面性能的变化。等离子处理过程中,官能团的引入和降解反应是同时进行的,不可分离。降解反应是不可避免的。等离子表面清洗高效改性的关键是尽可能地降低降解反应,使功能基团成为主流。为改善材质表面的亲水性,采用在线等离子表面清洗工艺对其进行表面改性,接触角测试水滴角度可快速、直观地判断出亲水性的变化。作为一个新型的表面处理方式 ,等离子表面清洗工艺是一个环保、高效的处理方式 。 |
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表面改性可以对不同材料有针对性使用:金属和玻璃的处理示例:当等离子清洗金属或玻璃时,即使是高度敏感的表面也可以完全去除不需要的物质。等离子精细清洁甚至可以从处理过的基材上去除最小的灰尘颗粒。由于纳米范围内的化学物理反应,以这种方式实现了高质量、精确定义的表面,这为进一步加工提供了最佳先决条件。随后,在粘合、涂覆、上光或印刷之前对表面进行精细清洁,可以使用现代无溶剂或水性体系。可以完全省去化学底漆或机械工艺(例如刷洗)的额外预处理。这意味着在生产过程中可以避免VOC(挥发性有机化合物)的排放。使用大气等离子体进行清洁也是一个干燥的过程。在工业过程中,这提供了能够立即处理所有材料的巨大优势 - 从而节省了大量时间。 |
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塑料的表面活化示例:主要目的为改善塑料表面的亲水疏水性、提高难黏塑料的黏合度。 等离子清洗可以使塑料制件粘接表面的表面质量显著提升,达到甚至超过机械打磨法所获得的粘接强度,从而可以克服打磨方法或可剥布法受人工因素影响较大、难以实现连续化生产、生产效率较低且同时会产生较多的工业垃圾等缺点,因此等离子清洗技术是取代传统处理方法的最佳选择之一。
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