常压介质阻挡放电对聚苯乙烯表面改性研究

鉴于介质阻挡放电(DBD)是工业上非常有前途的处理材料表面的环保技术,于是采用常压DBD产生的空气低温等离子体对聚苯乙烯(PS)薄膜进行了表面改性.通过接触角测量、原子力显微镜(AFM)观察和X射线光电子能谱(XPS)分析,研究了空气等离子体处理前后PS薄膜的表面性能的变化.结果表明,PS膜表面润湿性随处理时间的延长而提高,PS膜表面粗糙度增加,而且在表面10nm范围内引入了含氧和含氮的官能团.等离子体处理后PS薄膜润湿性改善的主要原因是由表面粗糙化和引入含氧、含氮极性官能团的复合作用造成的.     

大气压氮气介质阻挡放电等离子体对丙纶熔喷无纺布的表面改性

使用大气压氮气介质阻挡放电(DBD)等离子体对丙纶熔喷无纺布进行表面处理,通过水接触角测量、傅里叶变换红外反射光谱、扫描电镜和X射线光电子能谱等测试方法研究了等离子体处理前后丙纶熔喷无纺布表面物理和化学特性的变化。研究结果表明,丙纶熔喷无纺布经大气压氮气DBD等离子体处理很短的时间(几秒)后,表面亲水性就可以大大改善;表面出现脱氢现象,同时引入大量的含氧、含氮官能团。此外,还考察了不同外加电压对丙纶无纺布表面改性的影响。     

介质阻挡放电材料表面改性研究进展

介质阻挡放电(DBD)是大气压下产生低温等离子体的主要手段之一,以其方便、有效和低运行造价在材料表面改性方面显示出广阔的应用前景.在介绍DBD材料表面改性的机理、方法及影响因素的基础上,综述了DBD等离子体用于聚合物材料、纤维材料以及木材、玻璃等其他类型材料表面改性的国内外研究进展;分析了研究中存在的主要问题及相应的解决方法,以期为相关领域的研究提供参考.     

利用大气压气液介质阻挡放电等离子体对PTFE进行表面改性

本文对大气压单一空气介质阻挡放电和加去离子水的气液两相介质阻挡放电进行实验研究,对比分析了两种放电模式的开始放电和刚铺满整个电极时的稳定电压电流波形和放电照片,并用两种放电等离子体对聚四氟乙烯薄膜(PTFE)进行表面处理,对处理后薄膜表面的水接触角进行对比。结果表明,放电间隙和放电频率均相同时,大气压单一空气放电的开始放电电压峰峰值和稳定放电电压峰峰值均比气液两相放电时的高,且气液两相放电更加均匀。在相同条件下,经大气压气液两相等离子体处理后的PTFE薄膜表面水接触角比大气压单一空气等离子体处理后的低,说明大气压气液两相等离子体对PTFE薄膜的处理效果更好。     

空气中介质阻挡放电对聚丙烯进行表面改性的研究

用大气压空气中介质阻挡放电(DBD)对聚丙烯(PP)薄膜进行表面改性.通过扫描电子显微镜(SEN)观察、接触角测量和X射线光电子能谱分析(XPS)等手段,研究了DBD等离子体处理前后PP膜的表面特性.实验结果表明,PP薄膜经DBD等离子体处理后,其表面结构变粗糙,且引入了极性基团,表面微观样貌和表面化学成分均发生变化.PP膜表面水接触角随着处理时间的增加而降低,且在处理8s时达到饱和值53°.对改性后的PP薄膜在空气中放置时的老化效应进行研究后发现,即使放置12天后其表面水接触角仍远低于改性前的值.     

空气介质阻挡放电对聚乙烯表面吸湿性的改性研究

为了研究空气介质阻挡放电(DBD)对聚乙烯表面吸湿性的影响及其机理,在本文中利用空气DBD对PE表面进行改性研究.利用测量水接触角测试仪测量样品的水接触角,应用红外光谱(FTIR-ATR)、X射线光电子谱(XPS)对样品进行表面表征,应用扫描电镜(SEM)观测在处理前、处理后及处理中加吹风系统的聚乙烯样品表面上利用磁控溅射方法制备的铜膜.实验结果表明:水接触角随处理时间的增加而减小;FTIR-ATR,XPS结果表明处理过样品表面上引进了醛基、羧基等含氧基团亲水基团.SEM结果表明:经过处理的样品表面粗糙度增加,表面吸湿性改善;处理过程中加入吹风系统对聚乙烯表面粗糙度影响较大,对改善表面吸湿性有较大作用.     

共面介质阻挡放电等离子体平板光源设计与研究

采用阳极氧化铝作为介质层,设计制作了共面介质阻挡放电等离子体平板光源,研究了高温烘焙、电源频率和气体压强等对光源着火电压和发光效率的影响。结果表明,高温烘焙电极装置和高脉冲电源频率可以使共面介质阻挡放电光源放电更稳定,放电着火电压更低;当电极宽度为0.5 mm、间距为4.5 mm、介质层厚度约为20μm、气体压强为20 Torr时,共面介质阻挡放电等离子体光源的放电稳定,亮度为7200 cd/m²,白光发光效率为4.92 lm/W。     

空气中大气压下低温等离子体对聚四氟乙烯进行表面改性的研究

建立了空气中产生大气压下辉光放电(APGD)和介质阻挡放电(DBD)的装置，通过放电的电气特性和发光特性测量，界定了APGD和DBD的放电特点。研究了空气中APGD和DBD对聚四氟乙烯(PTFE)表面进行改性的效果，用扫描电子显微镜(SEM)观察、接触角测量和X射线光电子能谱分析(XPS)等手段，研究APGD和DBD处理后PTFE的表面特性，并解释了两种放电形式处理效果不同的原因。结果表明：APGD的处理效果要优于DBD，即APGD可以对PTFE表面进行均匀处理，在其表面引入更多的O元素，使其接触角下降到更低值。     

介质阻挡放电等离子体及其在材料制备中的应用

介质阻挡放电等离子体(Dielectric barrier discharge plasma,DBDP)是一种在大气压下即可发生的低温等离子体,具有电子浓度大、电子平均能量高的特点,因此,DBDP应用在材料制备中具有独特的优势.综述了DBDP的发展历史、产生机理和基本特征、放电参数及其影响等,重点介绍了DBDP在臭氧发生、有机物合成、薄膜制备、材料表面改性、高能球磨等领域的应用,分析了研究中存在的主要问题及相应的解决方法,以期为相关领域的研究提供参考.     

常压共面介质阻挡放电对聚乙烯隔膜表面改性研究

共面介质阻挡放电是工业上非常有发展前景的材料表面处理技术,采用常压CDBD在六甲基二硅氧烷(HMDSO)/O₂/Ar混合气氛中产生低温等离子体,动态连续对聚乙烯(PE)隔膜进行表面改性,通过扫描电镜、衰减全反射傅里叶红外变换光谱、X射线光电子能谱、水接触角和热收缩率测量分析,研究了常压等离子体处理前后PE隔膜的表面结构和性能的变化。结果表明,在较低的放电功率和短时间的等离子体处理下,PE隔膜表面沉积了SiO_xC_yH_z纳米颗粒薄膜,纳米颗粒沿着纤维呈絮状沉积,并不堵塞隔膜孔隙,同时引入Si(CH₃)_x、Si-OH、COOH和C-OH等基团,极大地提升了PE隔膜表面润湿性和耐热性能,隔膜的热收缩率最低为0.5%,水接触角为24.4°。     

介质阻挡放电常压氮气渗氮研究

利用介质阻挡放电进行常压氮气渗氮研究取得突破性进展，研究结果表明，介质阻挡放电常压氮气渗氮有可能成为一种有前途的环保型金属表面强化技术。     

空气介质阻挡放电等离子体处理对双马来酰亚胺磨性能的影响

采用空气介质阻挡放电等离子体(APDBD)处理双马来酰亚胺(BMI)表面,探讨了达到最佳处理效果的工艺条件.结果表明当APDBD处理树脂的时间为10s,输出电压设置为12kV时,树脂具有最佳的抗摩擦耐磨损性能,摩擦系数降低了40%,磨损率降低幅度超过45%,这主要是由于交联导致的强化作用.随着处理时间的延长,摩擦磨损的机理也发生了从粘着磨损到犁削磨损的变化.     

大气压氦气射频介质阻挡辉光放电的均匀性研究

为了研究大气压射频介质阻挡辉光放电的时空特性,采用一个表面覆盖有石英介质的铜电极和一个自制水电极的放电系统,在氦气中获得了大面积和较大电极间距下的辉光放电。对ICCD高速相机拍摄的径向放电图像和轴向放电图像分析揭示了射频介质阻挡辉光放电不仅具有较好的径向均匀性,而且具有很好的轴向均匀性,并不存在沿径向的发展。这是不同于中频介质阻挡辉光放电的一个显著特征。此外,注意到射频介质阻挡辉光放电在径向和轴向上的发展均与射频周期有很强的关联性。分析认为这是由于空间电荷在射频介质阻挡辉光放电的形成和发展中发挥主导作用。因此,可以认为射频介质阻挡辉光放电所具备非常好的径向和轴向均匀性,与中频介质阻挡辉光放电相比,可能会更有利于工业生产中进行均匀薄膜沉积和对薄膜表面改性处理等。     

阻抗匹配对大气压氮气介质阻挡放电的影响

在介质阻挡放电装置中,使用阻抗匹配网络后,当气体间隙为3mm时,在大气压氮气中获得了均匀介质阻挡放电等离子体,放电模式为汤森放电.在其他放电参数不变的情况下,放电电流和放电功率随着外加电压峰峰值的增大先非常缓慢增加,然后当放电面积铺满整个电极后呈线性增加.而放电电流和放电功率随驱动频率的增加呈现出非常明显的谐振现象,实验所得到的最佳匹配频率和Chen给出的理论计算结果存在差异.     

从Ⅰ-Ⅴ曲线判断大气压射频介质阻挡放电模式

实验以氩气和氩气掺杂氮气作为放电气体, 在大气压条件下使用13.56 MHz射频电源进行双介质以及单介质阻挡放电。实验记录了气体击穿后随电源功率增大的Ⅰ-Ⅴ曲线, 同时使用ICCD照相机以及单反相机给出了相应的放电照片。研究发现氩气双介质放电在电源最大功率内均为均匀辉光放电, 并且可以从Ⅰ-Ⅴ曲线明显判断出放电从α模式到γ模式的转变。在氩气单介质放电以及氩气掺杂氮气的双介质和单介质放电中, 均出现了丝状放电, 在放电模式的转变过程中Ⅰ-Ⅴ曲线均呈现出明显的不同特点。本文分析认为, 从Ⅰ-Ⅴ曲线基本可以判断出大气压介质阻挡放电从α模式到γ模式的转变以及是否存在丝状放电。     

大气压射频单介质阻挡放电中放电通道收缩现象的研究

大气压射频辉光放电产生的等离子体具有温和的温度、较好的稳定性和较强的化学活性而广泛应用于工业生产、生物处理等领域。为提高工作效率、增加放电均匀性, 应避免产生放电收缩现象。为此, 设计了一个带水冷铜电极的射频单介质阻挡放电系统, 在大气压下研究氮气和氩气放电收缩形成的机制。纳秒级ICCD相机拍摄的放电图像揭示出在大气压下氮气和氩气放电中明显存在放电通道收缩现象, 在放电周期内放电通道形状保持不变, 但在不同位置的发光强度随射频电源的频率作周期性变化。通过分析放电图像的三维时空分辨图和二维时间分辨图, 发现上下电极表面附近的发光强度在一个射频周期内交替出现一个峰, 但峰出现时间上为非对称。这不同于射频裸电极放电, 也不同于射频双介质阻挡放电。分析认为发光强度峰在一个射频周期内交替出现的时间非对称性是由于非对称电极表面电荷积累和二次电子发射差异造成。     

大气压等离子体制备类二氧化硅薄膜的实验研究

本文利用六甲基二硅氧烷(HMDSO)作为硅的先驱粒子,氮或氩气为稀释气体,进行了大气压等离子体化学气相沉积类二氧化硅薄膜的实验研究.运用红外光谱(FTIR)、光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)对沉积的薄膜进行结构和表面分析.实验表明,当功率一定时,在低的HMDSO含量下,硅衬底上得到了一层平整、致密、连续的薄膜沉积.红外吸收谱分析呈现出明显的Si-O-Si吸收峰,表明了类二氧化硅结构,其中的[Si]/[O]含量比达到1∶1.56.当HMDSO含量增加时,薄膜中含碳键成分增加,薄膜表面的大颗粒增多.相对地氮气而言,氩气在大气压下更容易获得稳定均匀的等离子体和更大的生长速率/功率比.     

大气压不同脉冲上升时间的介质阻挡放电仿真研究

脉冲介质阻挡放电在等离子体领域具有良好的应用前景,研究脉冲激励参数对等离子的获取具有重要意义。对此,本文建立了二维的板-板介质阻挡放电简化模型,外施脉冲激励,仿真模拟了单个脉冲周期内,脉宽恒定为600 ns,四种不同脉冲上升时间T=25、50、75、100 ns下的气体间隙内电子密度、电子温度及电势分布情况。仿真数据显示:随着上升时间延长,最大电子密度、平均电子密度以及最大电子温度三者的峰值点对应时刻较上升沿末端均近似一致,且三者峰值都与上升时间呈反比;放电进入下降沿尾端后,空间电势发生反转现象,电势在近阳极减小、近阴极增大,自阴极向阳极递减,不同上升时间下,电势反转初始时刻对应的脉冲电压值和阴极附近最大电势值都接近。