文献综述

一． 课题研究背景及意义

憎水性^[1]，反映材料耐水渗透的一个技术指标，以经规定的方式，一定流量的水流喷淋之后，试样中未透水部分的体积百分率来表示。复合绝缘子具有憎水性，污湿环境使其表面凝结形成离散液滴，并与表面干区交替存在，导致绝缘子表面电场发生畸变，当液滴间干区的电场强度达到空气的击穿电场强度时，绝缘子在很低电压条件下就会产生间歇式局部放电。放电电弧的存在使液滴周围憎水性减弱甚至丧失，加速了局部电弧的发展并最终形成闪络。

气体放电的形式有很多^[2]，分类的方法有很多。可按工作电压的高低，分为低电压放电，高电压放电和超高压放电。此外还可以根据工作气体的种类来分类。介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD)是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电又称介质阻挡电晕放电或无声放电。介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作，通常的工作气压为10~10000。电源频率可从50Hz至1MHz。DBD在大气压下就能产生大量具有较高电子能量的化学反应所需的活性粒子而无需真空设备，而工业化应用具有广阔的空间，十分适合大规模，连续化工应用^[6]这种放电在臭氧合成，准分子光源，激光发生器，环境保护等方面获得广泛应用， 在一些工业应用的场合，常常要求材料表面具有良好的憎水性^[3-5]。例如绝缘子污闪电力系统常见的故障之一，研究防止绝缘子污闪的方法主要是提高绝缘子表面的憎水性。^[6]

介质阻挡放电按照放电形式可分为丝状放电、自组织放电和均匀放电。介质阻挡放电已经成为各国研究的热点，可对它的理论研究还只是近20年来的事，而且仅限于对微放电或对整个放电过程某个局部进行较为详尽的讨论，并没有一种能够适用于各种情况DBD的理论。其原因在于各种DBD的工作条件大不相同，且放电过程中既有物理过程，又有化学过程，相互影响，从最终结果很难断定中间发生的具体过程。已经有一些小组通过对铁和钢合金进行离子束渗氮来提高摩擦和耐腐蚀性特性^[7-11]

由于DBD在产生的放电过程中会产生大量的自由基和准分子，如OH、O、NO等，它们的化学性质非常活跃，很容易和其它原子、分子或其它自由基发生反应而形成稳定的原子或分子。因而可利用这些自由基的特性来处理VOCs，在环保方面也有很重要的价值。另外，利用DBD可制成准分子辐射光源，它们能发射窄带辐射，其波长覆盖红外、紫外和可见光等光谱区，且不产生辐射的自吸收，它是一种高效率、高强度的单色光源。在DBD电极结构中，采用管线式的电极结构还可制成臭氧O3发生器。现在人们已越来越重视对DBD的研究与应用。

本课题以此为背景，了解憎水性成分介质阻挡放电的特性研究，DBD改性测试，及其研究现状和发展趋势，并且给出给出了不同气流量、放电电压、处理时间等参数对改性效果的影响规律，对其仿真实验。

二． 国内外发展历史及其概况

DBD的研究已经有了很长的历史^[12]1857年Siemens利用同轴圆筒电极机构的DBD产生臭氧，1860到1900年对DBD的研究基本停留在利用其产生臭氧和氮氧化合物。20世纪初，Warburg开始了对DBD本身放电特性的研究，1932年，Buss利用平行板结构研究DBDB放电特性。1943年，Manley在DBD电流回路串联一个电容器收集放电电荷。1970年以后，人们开始了对DBD进行物理诊断和数值模拟，研究DBD等离子体中发生的物理变化和化学过程。1987年日本的Kanazawa进行大气压下DBD实验，肉眼观察到均匀放电现象。目前，DBD的主要应用包括，杀菌消毒，等离子表面处理，废气处理，紫外准分子灯和无汞荧光灯，等离子显示屏等等^[13]

三. 低温等离子对材料改性的应用前景