1、射流等离子加工技术符合环保的表面工程技术,四川大学 高分子科学与工程学院 陈军,表面处理=表面清洗+表面涂层,表面清洗（除油）有机溶剂除油 煤油、汽油、苯类、酮类等电化学除油 电解溶液紫外线-臭氧清洗 有机污染物分子被紫外线激发或分解，和氧原子反应形成气体等离子清洗 瞬间使有机污染物分子蒸发、气化或分解,表面涂层,电化学方法 电镀、氧化、化学方法 化学转化膜处理、化学镀热加工方法 热浸镀、热喷涂、热烫印、化学热处理、堆焊沉积法 离子注入、物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）,等离子体概念,等离子体是物质的第四态, 即电离了的“气体”, 它呈现出高度激发的不稳定态, 其中包括离子( 具
2、有不同符号和电荷)、电子、原子和分子。,能 量,等离子体构成由处于激发状态的粒子构成，粒子组成包括分子、原子、分子碎片、离子、基团、准分子等,各种气体的电离能,等离子体的形成,当物质受到外加能量(磁、电、热) 作用, 原子中外层电子的势能急速下降, 最后脱离核场的束缚而逃逸到远处, 这就是通常我们所说的电离。此时, 原子变成为两个带电荷的粒子, 即负电荷的电子和正电荷的离子。如果所有组成物质的分子或原子完全被电离成离子和电子, 就改变了原来的形态, 成为物质的等离子体态。,等离子的基元反应,电子碰撞反应 激发 e+A2A+e 解离 e+A22A+e 电离 e+A2A2+2e .重离子间的非弹性
3、碰撞 潘宁解离 M+A22A+M 潘宁电离 M+A2A2+M+e 电荷转移 M+/-+A2A2+/-+M 碰撞消除 M+A2-A2+M+e 离子离子复合 M-+A2+A2/2A+M 电子离子复合 e+A2+2A 原子复合 2A+MA2+M 原子加成 A+BC+MABC+M .,非均相反应（s-固相） 原子复合 S-A+MS+A2 亚稳态去激发 S+MS+M 原子剥夺 S-A+BS+AB 溅射 S-A+MS+A+M光化学反应 RH+UVR+H RF+UVR+F氧低温等离子体化学反应 RH+OR1H+R2O R +OH R+O2ROO .,光谱诊断系统在线监测放电过程，,聚束喷射头,AirPlas
4、-100低温等离子体平台,等离子应用表面清洗 仪器设备,在氧气氛条件下，等离子束快速扫描材料表面时，其表面温度在瞬间可迅速升至有机物的热分解温度以上，在等离子环境中，有机物中的C、H等与氧反应，生成CO2、H2O等。,清洗条件：O2气氛，固定喷头，火焰长度：4mm电源输出功率：4.0清洗速度：25mm/s清洗次数：1次,处理前,处理后,表面清洗-剪切强度关系,等离子扫描速度对剪切强度的影响,不同清洗条件对剪切强度的影响,金属表面的超细清洁,微电子机械系统（MEMS）领域应用,清洗 除去光刻胶，金属化前器件衬底清洗，电路粘片前清洗干法刻蚀 硅基太阳电池的表面纳米织构，微电子器件，高精度的衍射光学
5、元件,镀膜 等离子辅助沉积薄膜技术是在可控气氛, 即一般是在活性气氛中利用等离子体的高热焓特点进行材料合成, 最后沉积在基底上形成薄膜结构, 例如氧化物陶瓷超导薄膜、金刚石薄膜、CN 薄膜和Fe16N2非晶软磁薄膜及其它材料薄膜。,光谱诊断系统在线监测放电过程，,AirPlas-200低温等离子体平台,等离子应用表面清洗 仪器设备,雾化注入,雾化器,设备构架,镀膜原理,以不锈钢表面SiOx镀膜为例,SiOx镀层,等离子体镀膜,晶片基材,表面等离子体清洗,TEOS单体雾化,前驱体注入等离子体区,不锈钢表面SiOx镀膜显微镜下观察：（16X100）,红外光谱分析功率变化对SiOx膜结构影响,SiO
6、x膜的SEM 照片,TEOS+OSiOx+CO2+H2O,SiOX薄膜电子能谱分析,SiOX薄膜组分分析,SiOX薄膜中各元素含量,沉积时间对薄膜表面形貌的影响,不同沉积时间沉积薄膜的SEM图（a） 120s （b）240s （c）480s （d）960s,应用实例&无穷潜力,新环保工艺和产品特性超精细清洁取代传统工艺的整体清洗过程杜绝非环保、易挥发溶剂纳米涂层带来新功能特定的功能性涂层，赋予材料全新的表面特性，实现材料表面有选择性的功能化,归功于机械手臂的辅助和配合，常压低温等离子体处理技术还可以满足各类尺寸、外观的复杂表面处理任务。,卷材防腐、喷涂清漆卷材后续加工的表面超精细清洁,多层板材粘合面活化油漆喷涂、附着面活化,型材复杂外观任意几何结构,（材料类）应用实例,粘接和复合：精确局部预处理粘接面、复合面表面活化,印刷和喷涂：超精细清洁去除污染物、提高表面张力、改善附着力,功能涂层和纳米镀膜：纳米表面沉积功能性涂层、选择性功能化表面,（生物医疗类）应用实例,超精细清洁和消毒杀菌细菌和真菌可导致疾病，甚至带来毒性反应,新型医用材料创造复合新型医疗材料，用于例如器官移植,镀膜涂层和自清洁仪器、设备、衣物等的表面纳米镀膜，创造无菌环境,等离子体药物使用等离子体直接治疗人体细胞,等离子体引发新型引发方式：利用等离子体引发生物、化学反应,
