射流低温等离子体改性增强聚甲基丙烯酸甲酯薄膜表面亲水性研究

用空气中射流低温等离子体对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜进行表面改性,比较了改性前后PMMA表面水接触角和表面能的变化。研究了等离子体改性时间及改性距离对改性效果的影响,测量了改性后PMMA在空气中放置时的老化效应,并对改性机理进行了分析。结果表明,PMMA薄膜经射流低温等离子体改性后,水接触角下降,表面能上升,两者均在一定改性时间时达到饱和状态。当改性时间固定时,减小改性距离,可以得到更好的改性效果。改性后的材料存在老化效应,放置9天后,老化效应趋于稳定,但其表面水接触角仍远低于改性前的值。     

大气压微等离子体射流对聚酰亚胺薄膜的表面改性

聚酰亚胺具有良好的机械性能、耐热性能和耐低温性能,因而具有广泛的应用。为提高聚酰亚胺薄膜材料的表面性能,利用自行设计的大气压Ar微等离子体射流对聚酰亚胺薄膜材料进行了表面改性实验。实验研究了Ar微等离子体射流对聚酰亚胺薄膜材料的亲水性和表面能随处理时间的变化规律。测量了处理后的聚酰亚胺薄膜材料在空气中放置时的处理效果的变化情况。研究结果表明,随着处理时间的增加,聚酰亚胺薄膜的水接触角逐渐降低,而表面能逐渐增加,并且处理后的材料在空气中放置时会出现老化效应。采用原子力显微镜观察了改性前后的表面形貌,发现处理后的聚酰亚胺薄膜的表面更加粗糙,同时质量也有所减少。     

均匀介质阻挡放电改性聚丙烯薄膜的研究

用中等气压空气中均匀介质阻挡放电(DBD)产生的低温等离子体对聚丙烯(PP)薄膜进行表面改性。通过接触角和表面能测量、扫描电子显微镜(SEM)和全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)等方法,研究了等离子体改性时间和功率密度对PP薄膜表面水接触角、表面能、表面粗糙度以及表面化学成分等的影响。结果表明:PP表面水接触角和表面能先是随处理时间增加分别下降和增加,然后达到饱和状态;当处理时间一定时,功率密度越大,接触角下降的越多,表面能上升的越多;增大DBD处理的功率密度,利用更少的处理时间就能得到同样的处理效果。表面样貌及化学成分分析表明,随功率密度的增大,处理后薄膜表面的粗糙度增加,表面引入的含氧基团增多。     

大气压氩等离子体射流特性

为了在大气压下获得均匀、稳定且具有较大体积的氩气介质阻挡放电等离子体射流,提出了一种新的同轴型具有螺纹型内电极结构的等离子体发生器结构设计,在大气压开放环境下获得了均匀稳定的类辉光氩气介质阻挡放电等离子体射流。实验和初步的零维数值模拟结果表明：在所研究的工作参数范围内,放电随外加电压的增加可工作于初始放电阶段、过渡阶段、稳定放电和不稳定放电阶段;在稳定放电模式下,均匀弥散的类辉光放电可充满内径为8．9mm的玻璃管,发射光谱测量结果表明在等离子体射流区含有多种化学活性粒子;数值计算和实验测量所估算的等离子体射流长度基本一致（可为30mm以上）,且等离子体射流发射光谱强度的轴向分布与其中亚稳态粒子的退激发过程相关。     

大气压氩等离子体射流的放电特性

为了深入地理解大气压等离子体射流放电机理和优化其放电效率,通过对大气压氩等离子体射流的电压电流波形和Lissajous图形等电气特性的测量及发射光谱和发光图像等光学特性诊断,研究了外电极距石英玻璃管口不同距离时,氩等离子体射流放电的放电特性和演变规律。计算放电功率、传输电荷量、电子激发温度、分子振动温度和分子转动温度等主要放电参量后,研究了它们随外加电压增加的变化趋势,并结合放电机理对所得实验结果进行了分析。结果表明,氩等离子体射流主要产生的粒子有OH、N2、Ar和少量的O,随着外电极位置的不同,气体温度在317～395K之间变化,为典型的低温等离子体;外电极位置影响放电模式和放电起始电压,在氩射流阶段,电子激发温度在不同外电极位置条件下相差不大。当外电极距离管口40mm时,外加电压幅值达8kV时,放电功率和传输电荷最大,放电效果和发光强度也最强,由Penning效应产生的OH谱线强度也最强,因此,用于聚合物材料表面改性等应用时,可以采用此运行参数,以达到更好处理效果。     

大气压介质阻挡放电对聚丙烯隔膜表面改性的研究

为了提高聚丙烯电池隔膜亲水性,用大气压氦气/空气介质阻挡放电（DBD）等离子体对其表面改性。用示波器测量了DBD的伏安特性,通过蒸馏水的接触角测量、X射线光电子能谱（XPS）分析、扫描电子显微镜（SEM）观察等手段对大气压氦气/空气DBD等离子体处理前后聚丙烯隔膜表面性质进行表征,同时分析样品亲水性的时效性。实验结果表明,大气压DBD等离子体处理过后聚丙烯隔膜表面引入了含氧极性基团（如C-OH,C=O,HO-C=O等）,使表面蒸馏水的接触角显著下降,样品表面亲水性显著提高。     

介质阻挡电晕放电用于聚丙烯薄膜的表面改性

聚丙烯薄膜浸渍特性是电力电容器的关键问题之一。为了改善聚丙烯薄膜的浸渍特性,采用低温等离子体技术对薄膜表面进行了改性研究。首先基于介质阻挡电晕放电原理制作了低温等离子体发生装置,研究了其放电的电学特性。然后利用该装置产生低温等离子体,应用于聚丙烯薄膜的材料表面改性处理。通过测量材料表面处理前后的表面化学元素、微观形貌和表面静态水接触角的变化,分析了等离子体处理对材料表面改性的影响。结果表明:聚丙烯薄膜经过等离子体改性处理后,表面的极性含氧基团数量增加到10%,静态接触角降低了30%,材料表面粗糙度和浸渍特性都有较大提高;其电学特性也发生了变化,处理之后聚丙烯薄膜的交流击穿电压提高了约12%。     

介质阻挡放电处理增强聚合物薄膜表面亲水性

为提高聚合物材料的表面性能,用介质阻挡放电对聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚四氟乙烯薄膜进行表面改性,并研究了DBD等离子体处理对这些材料亲水性的影响;测量了材料表面水接触角和表面能随处理时间的变化规律及处理后的材料在空气中放置时的老化效应,并对结果进行分析。研究结果表明,3种聚合物薄膜经DBD等离子体处理后,接触角随处理时间的增加而降低,表面能随处理时间的增加而增加,二者均在一定处理时间后达到饱和值;处理后的材料在空气中放置时会出现老化效应,但即使放置12天后,材料表面水接触角仍远低于处理前的值。     

大气压低温等离子体绝缘材料表面改性研究进展及展望

面向绝缘材料对表面耐电、耐候等综合性能优化提升的切实需求,发展新型的绝缘材料表面改性及性能提升技术具有十分重要的意义。大气压低温等离子体技术因其高反应活性、处理效果可控、绿色无污染等特点,在材料表面改性领域展现出独特优势。为此综述了近年来大气压低温等离子体在绝缘材料表面改性领域的研究进展,归纳总结了适用于绝缘改性应用的等离子体源种类、处理方法以及等离子体改性引发的物理化学反应过程;然后,从绝缘对表面性能提升的具体需求出发,详细介绍了大气压等离子体在绝缘表面亲/疏水改性、表面电荷调控、闪络电压提升、绝缘性能修复以及纳米复合绝缘等方面的应用;最后,分别从等离子体改性微观反应过程调控、等离子体改性方法优化、等离子体改性可靠性评价这3个角度进行了展望,以期推动大气压等离子体技术在高压绝缘领域的进一步应用。     

水电极空气等离子体改性聚丙烯表面的研究

采用水电极介质阻挡放电产生的等离子体对聚丙烯进行表面改性,通过接触角测量仪、原子力显微镜、全反射傅里叶红外光谱仪和X射线光电子能谱仪对改性前后聚丙烯表面的各种特性进行表征和分析。结果表明:聚丙烯经过水电极空气等离子体处理后,其表面粗糙度明显增加,处理过程中在聚丙烯表面引入了C-O、C=O和O-C=O等含氧官能团,使其表面接触角下降,表面润湿性提高。     

Surface Treatment of Polypropylene Films Using Homogeneous DBD Plasma at Atmospheric Pressure in Air

The homogeneous dielectric barrier discharge （DBD） in atmospheric air is most favorable for polymer sur- face modification due to the low cost of operation and the ability of ambient on-line continuous...     

大气压氩气等离子体射流长度的影响因素

为了研究不同大气压氩气射流结构的放电特性以及气流速率、外施电压和电极结构对射流体长度的影响,设计了外表面双电极、外表面单电极和中心同轴电极3种不同结构的氩气等离子体射流装置,并结合气体动力学和静电场进行了分析。实验结果表明,随着气流速率的增加,射流管内的氩气流动状态会经历从最初的层流态到中间的过渡态再到最后的湍流态的过...     

辉光放电等离子体用于聚丙烯薄膜表面处理

为研究用辉光放电等离子体处理后材料表面成分和分子结构的变化,用辉光等离子体处理聚丙烯(PP)薄膜,利用红外光谱和扫描电镜检测了材料表面微观结构的变化,并用国标规定的装置检测了它的击穿场强。实验证明,处理后的PP膜表面粗糙度增加,且引入了极性基团,微观结构产生了变化,但薄膜击穿强度没有发生明显变化。这为已经进行过很多的、关于等离子体表面处理对材料击穿场强的影响的研究提供了充足的实验证明,另也从微观角度为等离子体表面处理提供了较深入的理论支持。     

中频正弦电压下大气压氦等离子体射流的产生机理

为了探讨He大气压等离子体射流（APPJ）的产生机理,采用增强型电荷耦合元件（ICCD）分别拍摄HeAPPJ的纵截面和横截面图像发现,He在17kHz中频正弦外施电压下正负半周的APPJ图像不对称,在正半周电压下,HeAPPJ以空间流光的形式向石英管口传输,至石英管外转换为沿He／Air界面传输的沿面放电;而在负半周电压下,HeAPPJ传播较正半周下短,为一种典型的存在于He气流中的电晕放电现象。研究APPJ长度与管内介质阻挡放电（DBD）放电模式的关系发现,随着外施电压的升高,DBD放电将依次呈现出“倍周期”、“混沌”、“流光-辉光过渡”、“非对称辉光”、“对称辉光”和“辉光＋丝状”等6种模式,各个模式的放电电流波形具有不同的特征,等离子体羽流长度并不是单纯地随着外施电压增大而增长的量,而是放电所产生的He激发态粒子浓度与放电对气流的扰动两方面共同作用的结果。     

大气氛围中氩气等离子体射流的数值模拟

为了分析大气压空气环境中氩气等离子体射流的特性,建立了二维轴对称的等离子体射流喷射模型;考虑待处理材料对等离子体射流的影响,利用Jets＆Poudres软件耦合求解了等离子体射流的可压缩N—s方程、能量方程以及K-e湍流方程;采用自由边界条件来处理射流等离子体的外边界条件,分析了射流等离子体的温度、速度以及所含空气组分...     

双环电极大气压氦气等离子体射流的特性及其影响因素

大气压等离子体射流(APPJ)具有极强的应用前景,近年来在国际上引起了重大关注,成为气体放电领域的重要研究课题。为了进一步掌握其射流特性及影响因素,设计并制作了外表面双环电极氦气等离子体射流装置,通过实验研究了电极宽度、电极与喷口距离对射流功率及射流长度的影响,并在实验的基础上,分析了放电的发展过程以及各现象的物理机理。实验结果表明:随着外加电压的不断升高,APPJ半周期内的放电电流脉冲个数从1个逐步升至2个、3个,随后放电电流出现不规则丝状,直至2个电极间沿外表面击穿;增大高压电极的宽度或缩短高压电极离喷口的距离,都有利于APPJ放电功率的提升;2个电极间距越大、高压电极离喷口越远,最大射流长度越长,而初始的射流长度由高压电极宽度决定;随着氦气流量的增加,APPJ的射流长度先增长,然后下降,最终趋于平稳,在射流长度的下降阶段会出现长度多波峰现象。