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摘 要

惰性气体介质阻挡放电(DBD）能够在大气压下产生大体积、高能量密度的低温等离子体，但产生的含氧活性粒子数目有限。研究表明，在惰性气体中掺入少量O₂，可以增加DBD的含氧活性成分，从而可提高DBD等离子体在改性应用中的效果。因此研究氩氧DBD的特性与改性对实际应用具有重要的意义。

本文首先通过对大气压氩氧DBD的电压电流和Lissajous图等电气特性的测量及发射光谱和发光图像的分析，研究了氩氧0%、0.1%、0.8%及2%的实验环境下，DBD等离子体的放电特性和光谱特性。然后选取了具有一定代表性的聚对苯二甲酸乙二醇(PET)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)这三种材料作为研究对象，利用大气压下的氩氧DBD对其表面进行改性，并研究PET、PP、PTFE的表面改性机理。

研究结果表明：随着电压幅值的增大，放电由单脉冲放电发展到多脉冲放电，丝状放电越来越强烈，放电功率也随之增大，DBD等离子体也由紫色转变为淡紫色。此外，我们还发现当外加电压幅值为6kv、氧气含量为0.1%时，活性粒子的强度达到最大，更有利于进行材料的表面改性。同时氧气浓度为0.1%条件下，水接触角下降幅度最大，所以亲水性最佳。

关键词：DBD 等离子体 表面改性 水接触角 亲水性

Oxygen highly active uniform DBD modified polymer film studies

ABSTRACT

Atmospheric pressure plasma discharge modified polymer surface modification is a new method has been widely used in environmental, aerospace surface treatment of bio-medical materials, video storage, wastewater treatment, teeth whitening in medicine, sterilization and aspects of polymer surface modification of materials, coatings and other industrial processing and thin film deposition on have broad application prospects.

In order to study DBD plasma surface modification of polymers, this paper has selected a representative of a certain polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polytetrafluoroethylene (PTFE) three materials for the study, the use of DBD atmospheric modification under its surface, and to study the mechanism of surface modified PET、PP、PTFE's.

This paper is the first study DBD plasma discharge characteristics at atmospheric pressure through DBD plasma current and voltage waveforms, Lissajous figure, DBD plasma luminous graphic images, spectra to study the electrical characteristics and spectral characteristics of DBD plasma . Determine the experimental apparatus and experimental methods, and study the DBD plasma surface modification of polymer characterization methods. At atmospheric pressure using DBD plasma PET、PP、PTFE surface modification using a water contact angle of PET、PP、PTFE surface modification results characterization. Summarizes the DBD atmospheric pressure plasma modified PET、PP、PTFE law, and to explore its mechanism.

This article is Ar/O₂0%、0.1%、0.8%、2% of the experimental environment, PET、PP,、PETF DBD plasma modification carried out by fixing the other experimental conditions unchanged, change the processing time, in this case Next, DBD plasma treatment time longer, the smaller the contact angle of water after the processing of the conjugate.

Keywords:：DBD, Plasma, Surface modification, Water contact angle , Hydrophilic

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 气体放电等离子体概述 1

1.2 典型的介质阻挡发电的诊断方法及其改性 2

1.3 国内外研究现状 4

1.4 本论文研究的主要内容 5

第二章 实验装置与实验方法 7

2.1 实验系统装置 7

2.2 实验测量方法 8

2.2.1 等离子体放电功率测量 8

2.2.2 水接触角的测量 9

第三章 氩氧DBD特性分析 10

3.1 氩氧DBD的电特性 10

3.2 氩氧DBD的光谱特性 14

3.3 本章小结 15

第四章 氩氧DBD对不同聚合物表面的改性 16

4.1 等离子体DBD改性技术概述 16

4.2 实验聚合物介绍与分析 16

4.3 氩氧DBD对PET表面改性研究 17

4.4 氩氧DBD对PP表面改性研究 19

4.5 氩氧DBD对PTFE表面改性研究 21

4.6 改性机理分析 24

第五章 结论 27

参考文献 28

致 谢 31

第一章 绪论

1.1 气体放电等离子体概述

等离子体(Plasma)是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态，被称为等离子态，或者“超气态”，也称“电浆体”。

等离子体又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质。等离子体的电导率很高，与电磁场存在极强的耦合作用，是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体物理的发展为信息、材料、能源、地球物理、环境空间、空间物理、等科学的进一步发展提供了新的技术和工艺。

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