1.概述

实验室里，常常用气体放电射线辐照、光电离、等方法来产生等离子体，其中最常用的是气体放电。得益于低温等离子体的优良特性，工业生产上对其需求越来越大，应用领域也越来越广。低温等离子体最大的特点就是能够在保持宏观温度较低的条件下，仍具有强大的化学活性。而如今，辉光放电、介质阻挡放电(简称DBD)、电晕放电、弧光放电和大气压等离子体射流(简称APPJ)等方法被应用于生产低温等离子体。射流低温等离子体相比其他低温等离子产生的方式，具有大量的高能量活性粒子，克服了局部温度过高的缺点，且形式灵活，不受改性空间束缚。可以被设计成各种各样的形状，尤其适合用于对聚合材料物体的表面进行改性。正是由于以上优点，射流低温等离子体已经被广泛应用于消毒杀菌、牙齿美白以及聚合物材料表面改性等等众多领域，各方面已取得了良好的效果。

2.等离子体射流阵列

射流阵列通过将多个射流单元排列组合而成，可以适应不同面积和体积的处理对象，且也可对阵列中单个射流源进行控制，达到不同强度的处理，大大加强了处理的灵活性和实用性，因此更具应用前景，成为研究热点之一。目前研究中采用的等射流离子体一般呈现针状或管状结构，只适用于极小面积的特殊部位改性处理（通常不超过1平方厘米），为了产生更适应实际应用的较大面积的射流源，研究者们又对射流放电进行大尺度扩展，以多个小尺度的射流为基本单元，将它们并联排列起来获得较大面积等离子体，称为射流阵列。按照阵列中射流单元排列方式，射流阵列可以分为一维射流和二维射流阵列。一维阵列通常是将多个小尺度射流单元线状排列，在一维方向上对其进行扩展，满足长距离处理需求，如图1中(a)所示。为了进一步加大等离子体射流的处理面积，将线性方向排列的一维阵列结构，在横纵两个方向上进行扩展，可形成面型排列的射流源，即二维等离子体射流阵列，如图1中(b)所示。目前射流阵列所研究使用的电极主要是针电极，环电极，针-环电极，针-板电极，环-板电极等几种，其中，针-环电极在玻璃管外也可以加上一个外电极。

图1 射流阵列示意图

Fig.1. Schematic diagram of jet array

3.等离子体憎水性材料表面改性

物质的憎水性是由于憎水基团的作用，一般的憎水基团为C-H键，如油脂类物质。在复合绝缘子行业中，憎水性也被称为湿润性，由复合绝缘子外绝缘（硅橡胶）的表面张力决定，表征水分对复合绝缘子外绝缘的湿润能力。由于超疏水表面的优异性能和重要应用，有关超疏水表面的研究近十年来受到广泛的关注。例如，超疏水表面用于玻璃（尤其是高强玻璃，汽车挡风玻璃等），陶瓷，混凝土，木材等建筑材料上，可以使材料具有自清洁（利用雨水就可以保持清洁的外观）或易于清洗的特性；用于血液接触的生物医学材料上，可以抑制血小板的粘附和活化，改善材料的血液相容性。

与传统憎水性改性方法相比，低温等离子体表面改性技术是一门高效节能、对环境无污染的干式工艺。利用APPJ进行材料表面改性，放电产生的大量活性粒子与材料作用后会在其表面上发生物理刻蚀或形成致密交联层或引入极性基团，在不影响基体自身性能的前提下，改善材料的憎水性，从而提高其表面性能。现今研究者们尝试在以纯气体为工作气体的射流中加入含Si或含F等含憎水性成分气体来对陶瓷、环氧和PVC等绝缘材料和绝缘子进行表面憎水性处理，采用接触角测量、表面能计算以及SEM、XPS、FTIR等手段诊断处理前后表面憎水性变化。图2为PET材料表面经过等离子体处理后的水接触角对比图，有图可见处理后的PET表面憎水性大大提高。

图2 处理前后PET表面水接触角