介质阻挡放电改性聚丙烯表面的研究

为研究大气压介质阻挡放电空气等离子体对聚合物绝缘材料表面自由能的影响,采用介质阻挡放电对聚丙烯进行了表面改性.通过测量接触角计算了表面能,并采用X射线光电子能谱分析了处理前后材料表面化学成分的变化.结果表明:处理后聚丙烯表面测试液体接触角随放电功率、处理时间和放电峰值电压的增加而下降,而表面自由能变化量随之增加而增加.     

介质阻挡放电在绝缘材料表面改性中的应用

介质阻挡放电(DBD)用于绝缘材料表面改性是当前等离子体和材料改性领域的热点研究问题之一。通过介绍DBD的产生方法及放电特性,并分析了DBD等离子的物理化学过程,在此基础上综述了DBD等离子体用于绝缘材料表面改性的机理,改性的方法、改性的影响因素等,并分析了DBD等离子体用于绝缘材料表面改性的国内外研究现状、应用前景及研究中存在的主要问题等。     

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。     

表面粗糙度对表面介质阻挡放电特性的影响研究

表面介质阻挡放电因能产生大面积均匀等离子体而被广泛研究及应用。然而多数研究致力于通过改变反应器对放电产生的等离子体参数进行优化。文中重点研究了介质表面粗糙度对沿面介质阻挡放电特性的影响,从介质表面态角度对产生的等离子体进行优化。石英玻璃作为阻挡介质在实验前经均匀机械研磨,并测量处理后的介质表面粗糙度指标Ra。实验结果发现:当放电产生的低温等离子体均匀分布于放电气隙时,表面粗糙度指标Ra为427.1 nm的介质的起始放电电压最低、平均放电功率最大、放电产生等离子体的电子激发温度最高。介质表面经不同程度研磨处理,能够有效改变表面介质阻挡放电产生的等离子体参数。在所制备的样品中,粗糙度指标Ra为427.1 nm的介质产生的等离子体参数相对更优。     

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%。     

纳秒脉冲介质阻挡放电特性及其聚合物材料表面改性

介绍了大气压空气下纳秒脉冲介质阻挡放电(DBD)的特性及其对聚酰亚胺(PI)材料表面进行的亲水性改善。利用单极性纳秒脉冲激发大气压空气中DBD,通过电气特性测量和发光图像拍摄研究了纳秒脉冲DBD的特性,获得了均匀模式的放电,并分析了气隙距离对放电特性和均匀性的影响。利用大气压下均匀放电改性PI薄膜表面,对改性前后的薄膜表面进行水接触角、表面形态和表面成分分析,并与丝状放电的改性效果进行了比较。结果表明单极性纳秒脉冲DBD电流呈双极性,放电电流、介质电压和瞬时功率等随气隙距离的增大而减小,窄间隙条件下易获得均匀放电。经DBD处理后PI表面粗糙度明显增加,静态水接触角明显减小,亲水性含氧基团被引入,从而改善了薄膜表面亲水性,且均匀放电比丝状放电处理效果更为显著。     

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。     

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。     

空气中均匀介质阻挡放电功率密度对聚四氟乙烯表面改性的影响

均匀介质阻挡放电（DBD）等离子体可以对材料表面进行处理,且易于实现大规模连续化工业应用,因此具有广阔的应用前景。为提高其应用效果,用脉冲振荡电源激励DBD产生的常压空气中的均匀低温等离子体对聚四氟乙烯（PTFE）薄膜进行表面改性;通过接触角和表面能测量、电子扫描以及红外光谱等手段比较了等离子体处理前后的表面特性;研究...     

多针-平板电极介质阻挡放电特性研究

通过电压-电流波形和电压-电荷李萨育图的测量,研究了空气中多针-平板电极介质阻挡放电特性,比较了这种放电和平板-平板电极介质阻挡放电的区别,并通过接触角测量比较了这两种形式放电对聚四氟乙烯(PTFE)进行表面改性的效果。结果表明:在相同的条件下,与平板-平板电极介质阻挡放电相比,多针-平板电极介质阻挡放电空间能产生更多的活性粒子;用这种放电对PTFE进行表面改性,能在更短的时间内获得和平板-平板电极介质阻挡放电相同的效果。     

沿面/体介质阻挡放电装置的放电及臭氧生成特性

相对于体介质阻挡放电(VDBD),沿面介质阻挡放电(SDBD)等离子体可以更高效地生成反应活性物质,在气体处理方面显示了较高的效率。但沿面放电仅沿介质表面发展,限制了放电等离子体装置处理气体的能力。文中设计了一种新型的沿面/体复合DBD装置,通过在垂直于沿面放电高压电极的上部增加体放电电极,用于扩展等离子体的空间分布并提高活性物质的产量,研究了电极构型、放电气隙、放电电压及气体体积流量等对装置的放电特性及臭氧生成的影响。在空气间隙为4.5mm,外加电压幅值为16kV时,SDBD放电功率为11.2W,VDBD放电功率为4.6 W,复合装置的放电功率为19.7 W;分别测量复合装置中的沿面放电和体放电功率发现,复合装置的沿面放电功较单一沿面放电装置的放电功率提高了1.1倍,而复合装置的体放电功率较单一体放电功率提高了1.9倍。臭氧测试结果表明,复合装置生成的臭氧质量浓度可达3.0 mg/L,分别是SDBD和VDBD的3.8倍和5.0倍。     

介质阻挡放电和介质阻挡电晕放电的特性比较

研究了平板-平板电极和线-管电极两种电极结构的放电特性,通过测量电压-电流波形图及放电发光图比较了它们的区别,并从放电机理角度对试验结果做出了解释。结果表明,平板-平板电极介质阻挡放电表现为微放电脉冲形式,而线-管电极结构介质阻挡电晕放电由于线电极的电晕效应,使得放电更为稳定。     

介质阻挡放电和介质阻挡电晕放电的特性比较

研究了平板-平板电极和线-管电极两种电极结构的放电特性,通过测量电压-电流波形图及放电发光图比较了它们的区别,并从放电机理角度对试验结果做出了解释。结果表明,平板-平板电极介质阻挡放电表现为微放电脉冲形式,而线-管电极结构介质阻挡电晕放电由于线电极的电晕效应,使得放电更为稳定。     

沿面型介质阻挡放电的数值仿真计算

沿面型介质阻挡放电因较平行板介质阻挡放电能产生均匀的较大面积等离子体层和在流动控制等新技术中的突出应用而得到学术界和应用界的广泛关注。为更好地研究和揭示沿面型介质阻挡放电的放电机理与演化规律,利用Comsol软件的等离子体模块对大气压空气中该放电进行二维数值模拟。考虑空气放电时O2-、N2-、O2+、电子等8种粒子及16种放电粒子化学反应,得到了放电过程中粒子浓度变化过程与放电空间的电场分布。分析讨论放电起始阶段电荷的运动情况后表明,电子在起始阶段主要受电场控制以漂移运动为主,其后在扩散和漂移的共同作用下分布范围不断扩大。验证分析放电的不对称性并与实验结果相对照后,指出正是由于表面电荷的积累导致了放电的不对称性。     

高频交流激励表面介质阻挡放电特性及其应用

高频交流电激励表面介质阻挡放电在控制流动分离方面有重要应用,电压幅值与频率是关键的因素。为此,通过改变电压幅值及频率,获得了电流、电压波形,以及放电图像。并将研究表面介质阻挡放电特性激励器应用于S1223翼型,在风洞中进行了流动控制实验。实验表明:随电压幅值的增大,电流幅值及每mm激励器消耗功率增大,放电宽度以及放电亮度增加;频率改变几乎不影响暴露电极向植入电极一侧放电,频率增大却可以降低双侧放电强度;通过在翼型表面布置表面介质阻挡放电激励器,可以达到抑制翼型流动分离,提高翼型升力系数的效果;翼型攻角在0°~4°与10°~25°下等离子体对翼型升力系数均能起到增效作用,而且表面介质阻挡放电对流动分离的控制效果与电压幅值有关,该文实验条件下7 kV时对翼型升力系数的增效最大,可达61.8%。