一种便携式低温等离子体发生装置研究文献综述
2020-05-25 23:43:14
1、 等离子体
自然界中物质的存在形式分为固态、液态、气态和等离子体态四种形式。其中等离子体态的物质在宇宙中所占的比例最多。当某一物质的温度变化从低到高时,将会依次经历固、液、气三种基本状态,到达气态以后,温度继续升高,气体中的分子和原子由于热运动越来越剧烈进行相互碰撞,就会出现粒子发生电离的状态,出现了正负电荷的粒子,但是本身在整体上仍呈电中性,这就是等离子体。在宏观上,等离子体呈现为近似电中性的电离气体。根据等离子体中粒子温度与电子温度是否达到热平衡,可以将等离子体分为热力学平衡态等离子体和非热力学平衡态等离子体。在平衡态等离子体中,各种粒子的温度相差不多而达到平衡;在非平衡态等离子体中,也就是在低温等离子体中,其电子温度(Te)非常高,远远大于接近室温的离子温度(Ti)和中性粒子温度(Tn)。
2、 便携式低温等离子体发生装置
低温等离子体具有成本低廉、无废弃物、无污染等显著优点,这使得低温等离子体的应用已经发展成为十分有价值和前景的科学技术。随着该技术的不断发展和完善,近年来等离子体被广泛应用于材料科学、微电子、化工、机械及环境保护等众多学科领域;此外,在环境污染治理、灭菌消毒、等离子体医学、高分子材料以及物理领域等方面拥有十分广阔的应用前景。
目前有很多种方式可以产生低温等离子体,但是一般都采用气体放电来产生,主要原因是相对于其他产生方式这个比较容易控制且也很容易得到,产生低温等离子体源的气体放电方式主要包括辉光放电(Glow Discharge)、弧光放电(Arc Discharge)、电晕放电(Corona Discharge)、介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge)、大气压等离子体射流(Atmospheric Pressure Plasma Jet, APPJ)等。
大气压低温等离子体射流作为一种新型的等离子体放电技术,具有运行温度低、可控性好、操作简单等优点,能够通过气流和电场的作用将放电电极空间内产生的等离子体从反应器中喷出,突破了电极空间限制,在实现放电产生和处理区域分离的同时,又保证大部分活性粒子能够输运到所处理物体表面,具有更强的处理灵活性和可控性,因此该技术在材料表面改性、杀菌消毒、薄膜沉积、环境保护等工业领域已经取得了较为广泛的应用,也有效地克服传统湿法化学法和低气压辉光放电处理的节能和环保等问题的缺点,被证实是适合大规模工业应用的理想等离子源,可在大气压下产生稳定的低温等离子体,设备投资少,可实现连续化运行,节省能源、无公害、满足节能和环保的要求。
随着低温等离子体技术的不断发展,人们已不再满足于体积大型、附加设备多、反应效率低等缺点的现有装置,越来越多的学者致力于开发出一种便携式低温等离子体发生装置,使其在克服原有装置的缺点并加以改进后能够在生物医学、环境治理、杀菌除污等领域中的应用显现其独特的优势。
3、 发展现状