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低溫等離子體

低溫等離子體也稱非平衡態(tài)等離子體，一般是指電子、離子、中性粒子的溫度Te，Ti，Tn，滿足Te>>Ti且Te>>Tn。之所以稱為低溫等離子體，主要是質量大的離子和作為等離子體本體的中性粒子一般都處在室溫，它整體對外表現(xiàn)出很低的溫度；而又被稱為非平衡態(tài)等離子體，主要是電子的溫度可以達到幾個eV（幾萬度），與離子、中性粒子沒有達到熱平衡。

低溫等離子體產(chǎn)生方式

一般在低氣壓下，通過氣體放電就可以產(chǎn)生低溫等離子體。按照所加電壓形式的不同，放電可以分為：直流放電，高頻（射頻）放電和微波放電。對氣體施加電壓，一些游離的電子在外電場的作用下開始加速，高速的電子會與氣體的原子或分子發(fā)生碰撞。如果電子的能量沒有達到原子的最低電離能，電子就會跟原子發(fā)生彈性碰撞，由于電子的質量遠小于原子的質量，在彈性碰撞中電子幾乎不失去能量，而接著被電場加速。當電子的能量達到原子的最低電離能時，就會發(fā)生非彈性碰撞，原子吸收電子的能量而發(fā)生電離，除了發(fā)生電離外，還會有激發(fā)躍遷、退激輻射，產(chǎn)生大量的光子和處于亞穩(wěn)態(tài)的原子；如果氣體含有分子和化合物，由于低溫等離子體的碰撞不是很劇烈，會有游離態(tài)的未成對的原子和中性基團產(chǎn)生，它們都具有很高的化學活性。

低溫等離子體兩面性的表現(xiàn)就是除了具有經(jīng)典的物理特性外，還具有化學活性。其實它的化學活性是由其微觀結構中的非彈性碰撞來決定的，說到底還是原子物理的成分，包括分子、原子的激發(fā)、電離和離解，但是它化學活性的核心就是這些非彈性碰撞的生成物－活性基團（高能電子，亞穩(wěn)態(tài)原子，中性基團，光子），這些活性基團極其不穩(wěn)定，很容易重新組合成新物質。

以氧等離子體為例，氧分子在電子的非彈性碰撞下會產(chǎn)生電離、激發(fā)和離解，會有氧離子O₂⁺，激發(fā)態(tài)的氧分子O₂^*，游離態(tài)的氧原子O生成，這個基團都是具有很強的化學活性的基團。

電離：e+O₂→+O₂⁺+2e

激發(fā)：e+O₂→O₂^*+e

離解：e+O₂→O+O+e

而且電離的發(fā)生會有很多帶電基團生成如電子e和離子O₂⁺，它們在電場的作用下會加速，高速的電子和離子會與材料表面發(fā)生碰撞而發(fā)生一些化學反應，它們的作用也不容忽視。

低溫等離子體材料改性處理優(yōu)勢

低溫等離子體以其活波的化學活性見長，所以它的應用主要也是以化學應用為主，主要就是應用在新型材料的制備和對材料進行表面改性方面。而且利用低溫等離子體處理材料與傳統(tǒng)化學方法相比有很多優(yōu)點。低溫等離子體處理技術具有工藝簡單、操作方便、加工速度快、處理效果好、環(huán)境污染小、節(jié)能等優(yōu)點，采用低溫等離子體技術對材料進行改性，可以提高常規(guī)材料的使用性能，拓寬其應用范圍，而且低溫等離子體的表面改性技術可以使一些材料表面性能（親水性，粘結性）發(fā)生很大的改觀，是其他化學方法都無法完成的。