低温等离子体属于非平衡等离子体,其电子温度高达104K以上,而离子和原子之类的重粒子温度却可低到300-500K。这意味着,一方面电子具有足够高的能量以使反应物分子激发、离解和电离;另一方面,整个反应体系又能保持宏观的低温,乃至接近室温。因此,低温等离子体得到了非常广泛的应用。
低温等离子体具有极强的化学活性,在室温下可以引起多种化学反应或物理刻蚀,而基质材料的本体性能不受影响。通过低温等离子体表面处理,材料表面发生多种的物理,化学变化,或产生刻蚀而粗糙,或形成致密的交联层,或引入含氧极性基团,使材料表面清洁、活化,改善材料表面的亲水性、粘结性、可染色性、生物相容性及电性能。它的这种特殊性能可以对塑料、橡胶、金属、半导体、陶瓷和玻璃、复合物、纺织品、泡沫等材料的表面进行处理,达到改性、接枝、清洗、消毒杀菌等目的,因此可以广泛应用于汽车、航空、家用电器、包装材料、医疗器械、电子、机械、建筑、纺织和生物医学工程等领域。
和传统的湿法表面处理相比,利用低温等离子体进行材料改性处理存在许多优势。低温等离子体改性是一种干式工艺,省去了湿法化学处理工艺中所不可缺少的烘干、废水处理等工序。而与放射线处理、电子束处理等其它干式工艺相比,低温等离子体处理具有不影响材料体相的优点。利用放射线或电子束处理时,由于穿透力大,会导致材料体相的破坏。此外,低温等离子体改性与材料表面的作用形式多,工艺的适用范围广,便于连续性自动化生产。因此,归纳低温等离子体改性,具有以下特点:
1)干式工艺,无需进行废液、废气的处理,因而节省能源,降低成本;
2)作用时间短,效率高;
3)改性只发生在表面层(几个埃到微米级),因而不影响基体固有性能;
4)工艺简单,操作较方便,污染小,适合环境保护的需要。