辅助放电下刷状空气等离子体羽的放电特性和参数诊断

大气压等离子体射流(APPJ)能产生富含活性粒子的等离子体羽,在众多领域具有广泛的应用前景.从应用角度考虑,如何产生大尺度弥散等离子体羽是APPJ研究的热点之一.目前,利用惰性气体APPJ已经能产生令人满意的大尺度等离子体羽,但从经济性上考虑,如何产生大尺度空气等离子体羽更具有应用价值.针对于此,本工作设计了一个具有辅助放电的APPJ,产生了大尺度刷形空气等离子体羽.结果表明,刷状空气等离子体羽可以在一定电压峰值(Vp)内产生,并且随着Vp增大等离子体羽的长度和发光强度都增大.电压和发光信号波形表明,每半个电压周期最多会有一次放电.每半个电压周期的放电概率和光脉冲的强度都随着Vp增大而增大,但放电起始时刻的电压值会随着Vp增大而降低.高速影像研究表明弥散刷形空气等离子体羽和小尺度空气等离子体羽的产生机制类似,均源于分叉正流光的时间叠加.此外,采集了刷形空气等离子体羽的发射光谱,并利用其对放电的电子温度、电子密度、分子振动温度和气体温度进行了研究.结果表明,等离子体羽的气体温度较低,且基本不随Vp变化.然而电子密度、电子温度和分子振动温度均随着Vp增大而升高.利用激光诱导荧光光谱技术研究了等离子体羽的OH浓度,发现OH分布较为均匀,且其浓度随着Vp增大而增大.最后,对这些变化规律进行定性分析.

特殊光束诱导空气等离子体产生太赫兹波

在过去几十年,飞秒激光脉冲电离空气产生太赫兹波,因具有超宽频带和高场强的优势而受到广泛关注。为了从激光诱导的等离子体中激发更强的太赫兹辐射,人们采用改变激光参数和气体介质等多种方法。本文综述了使用特殊光束代替高斯光束诱导空气等离子体产生太赫兹波的技术,探究了突然自聚焦光束、准方形艾里光束以及离轴涡旋光束等特殊光束和实验条件对太赫兹波的增强效果。对特殊光束诱导空气等离子体辐射太赫兹波的物理过程进行解析,可以为获得更优质的太赫兹波源提供新的技术途径。

空气等离子体射流特性及其活化水灭菌效果

等离子体活化水在医学、食品和农业领域有广泛的应用前景。文中采用同轴针–筒电极在高频交流高压驱动下产生空气等离子体射流来制备活化水,研究了空气等离子体射流在不同电极参数和气体流量下的形态、电学和光学特性,并探究了所制备活化水的理化特性及灭菌效果。结果表明,在低空气流量(qv<5 L/min)时,空气流动处于层流状态,射流长度和放电功率随流量增大而小幅增加,在较高空气流量(qv>5 L/min)时,逐渐向湍流转变,射流长度和放电功率随流量增大而减小,当射流与液面接触时功率略有下降。发射光谱表明空气射流的等离子体振动温度相对其他放电方式的更高,射流作用于去离子水可使其pH值下降,氧化还原电位和电导率上升,活化水的灭菌功效随活化时间增加而增强,染病葡萄叶表微生物的灭活率超过90%,而活化水在室温敞口放置1h后灭菌能力显著下降。本研究可为空气等离子体射流活化水的现场应用提供数据参考。

飞秒三色谐波脉冲增强空气等离子体中太赫兹波的产生

本文基于瞬态光电流模型和多色谐波脉冲叠加形成的类锯齿形电场,研究了频率比为1:2:m(m为正整数)的飞秒三色谐波脉冲诱导空气等离子体产生太赫兹波的情况。结果表明,在空气被饱和电离且电子密度达到相同最大值的情况下,对于相同数量的谐波脉冲,当合成脉冲包络中的电场形状更接近锯齿形且更不对称时,太赫兹波的转换效率并不总是更高。此外,研究了采用频率比为1:2:3和1:2:4的飞秒三色谐波脉冲的特定波长组合方案增强太赫兹波的产生。对于这些特定的波长组合方案,可以在常用频率比为1:2的双色光脉冲方案基础上仅添加一组光参量放大器就能实现。我们的研究将有助于获得强太赫兹波源,并为实验操作提供指导。

飞秒激光诱导的空气等离子体冲击波探究

一定强度的飞秒激光聚焦于空气能生成空气等离子体并诱导生成冲击波。为了观察该冲击波传播特性,引入了超快时间分辨涡旋滤波成像技术,并对观测到的冲击波动力学过程进行了分析。实验探测到泵浦能量为1.5 mJ的飞秒激光经过透镜聚焦到空气中产生等离子体空气冲击波,分析了在3~15μs时间段冲击波的动态演化过程。结果表明,飞秒激光等离子体空气冲击波在传输时以不对称的球形形状向外扩散,且沿着激光传播方向的传播速度与背着激光传播方向的传播速度不同,分别为372 m/s和341 m/s。这一观察结果与传统的点爆炸模型的对称情形不同,尝试对该不对称动力学过程进行了合理解释。

植酸酶高产菌株的紫外线-空气等离子体复合诱变选育

利用紫外线、空气等离子体对植酸酶产生菌A.niger0002进行复合诱变选育,选育出植酸酶高产菌株A.nigerUD-025,酶活力达到9.63U/mL,是出发菌株的3.38倍。实验表明,应用空气等离子体诱变选育微生物切实可行。

聚丙烯微孔膜表面的空气等离子体处理

采用空气等离子体对聚丙烯微孔膜进行了处理，膜表面带有了氧元素，表面亲水性增强。微孔膜外表面改性程度较高，而孔内愈往深处改性程度愈弱。延长处理时间和增大功率可以增强孔内处理程度。空气等离子体处理过的微孔模力学性能下降。

空气等离子喷涂板式SOFC连接体保护涂层的性能(英文)

在中温平板型固体氧化物燃料电池(ITSOFC)设计中,可以采用金属作为连接材料。Fe-16Cr合金是较为理想的金属连接材料,它存在的主要问题是连接体阴极侧表面的高温氧化和腐蚀,会导致电池性能的迅速降低。本研究采用空气等离子喷涂的方法喷涂了La0.8Sr0.2MnO3-σ(LSM)钙钛矿型保护涂层在金属连接板的表面,并讨论了主要过程参数及其作用效果。研究发现,喷涂后热处理是降低涂层孔隙率的有效方法,经喷涂-热处理后,涂层的孔隙率可降至1%以下。等离子喷涂LSM保护涂层后,Fe-16Cr合金的耐高温氧化性能明显提高,氧化速率降低了76%。

空气等离子体处理芳纶纤维及其与天然橡胶/乳聚丁苯橡胶的黏合性能

考察了空气等离子体处理对芳纶纤维表面结构形态的影响,研究了空气等离子体和间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)浸胶处理芳纶纤维与天然橡胶(NR)/乳聚丁苯橡胶(ESBR)的黏合性能,并对经处理的芳纶纤维与NR/ESBR体系的界面层作了动态力学分析。结果表明,芳纶纤维经空气等离子体处理后,表面粗糙度增大,表面积增加,结晶度减小,但处理功率过大、处理时间过长时,芳纶纤维的表面又变得比较光滑、结晶度又呈增大趋势。随着等离子体处理时间的延长,芳纶纤维与NR/ESBR的黏合性能增强,但处理时间过长时,芳纶纤维与NR/ESBR的黏合性能下降;等离子体处理芳纶纤维经RFL进一步浸胶处理后,芳纶纤维与NR/ESBR的黏合性能大幅度提高。芳纶纤维与NR/ESBR的界面存在介于高模量芳纶纤维和低模量橡胶之间的过渡层。

辉光放电空气等离子体改性聚砜膜的研究

为了研究空气中等离子体改性对聚砜(PSF)超滤膜性能的影响,通过辉光放电空气等离子体对聚砜膜进行表面改性,采用亲水接触角法评价了改性条件对聚砜膜表面性质的影响规律.采用牛血清蛋白溶液作为类蛋白污染物进行试验,评价了改性前后聚砜膜的渗透性、污染率、恢复率等性能.结果表明,聚砜膜表面经等离子体处理后,表面润湿性发生变化,在最佳表面改性条件(放电功率8W,放电时间30s)下,膜表面的水接触角从69°下降到20°.改性后的聚砜膜渗透性能提高,抗污染性能得到了明显改善.

一种新型物理诱变剂——低温空气等离子体的遗传毒性

以酿酒酵母为指示生物 ,从致死和诱变两方面的剂量效应关系初步探讨低温空气等离子体的遗传毒性 ,得到 15 0W放电功率下低温空气等离子体具有波动性致死效应及较高的诱变效应。 15 0W低温空气等离子体致死作用的这种特殊剂量效应关系使其诱变作用具有对细胞损伤相对较轻的特征。结果反映低温空气等离子体用作一种新型物理诱变剂的有效性和独特性。

激光诱导击穿空气等离子体参数的光谱分析法

空气等离子体的电子温度和密度对激光诱导空气击穿等离子体产生闪光过程的研究有着重要的意义,本文将纳秒Nd∶YAG脉冲激光(1064 nm)聚焦于大气中,诱导其产生等离子体闪光,并通过Avantes-ULS3648型9通道的光谱仪采集闪光光谱,通过光谱分析,研究了不同延迟时间下激光诱导击穿空气等离子体产生过程中的等离子体电子温度和电子密度的变化情况。根据同一元素不同峰值位发出的光谱,由相对强度比较法可以得出等离子体电子温度,由斯塔克展宽法可得到等离子体电子密度的变化,通过分析发现,等离子体电子温度和密度均随延迟时间的增大而下降。这些结果对研究强激光作用下空气击穿的气体动力理论机制有一定的科学意义。

高产植酸菌株的空气等离子体诱变选育

利用空气等离子体对植酸酶产生菌Aspergillusniger0002进行诱变选育,获得一株高产菌株,其酶活力是出发菌株的1.72倍。实验表明:应用廉价辐射源—空气等离子体诱变选育微生物切实可行。

利用低温空气等离子体改善聚酯和聚乙烯薄膜表面亲水性的研究

利用低温空气等离子体对聚酯(PET)薄膜和低密聚乙烯(PE)薄膜进行表面改性,通过测定改性前后薄膜表面接触角,讨论了等离子体放电时间、放电气压、放电功率和不同放电气体对薄膜的改性规律,对不同处理条件下PE薄膜表面的过氧基团浓度进行了测定,一定程度上反映了等离子体处理的程度.经过处理,薄膜表面亲水性提高;接枝丙烯酸可使薄膜亲水性获得持久改善.

空气等离子体处理涤纶非织造布的研究

针对涤纶纤维的表面能较低导致其吸湿性差的现状,采用空气等离子体对涤纶非织造布进行处理。通过实验得出了处理时间、功率以及放电间隙这3个参数对涤纶非织造布吸湿性的影响。结果表明:该方法能显著改变涤纶非织造布的润湿性;随着功率的不断增大,吸湿量增加到一定峰值后有少许的减少;随着处理时间的延长,吸湿量持续增加;放电间隙为1 mm时,可以获得较为理想且均匀的等离子体,可对非织造布进行均匀的处理。

激光与空气等离子弧切割镁合金的试验研究

利用高功率固体脉冲Nd:YAG激光和空气等离子弧对4 mm厚的AZ31镁合金板进行了切割试验。通过光学显微镜观察分析切缝及断面的宏观形貌和微观组织,结果表明:激光切缝窄细平直,断面波纹小且分布规律;空气等离子弧切缝较宽,且切割断面容易氧化。两种方法切割镁合金断面都形成有重熔层,激光切割重熔层厚而致密,与母材交界处无明显的热影响区;空气等离子弧切割重熔层较薄,内部有大量气孔和残渣,切缝中、下部有明显的热影响区,最宽处达50μm。为提高镁合金切割加工质量提供理论依据。

空气等离子体处理提高涤纶织物染色性能

为了提高涤纶的染色性能,采用空气等离子体对涤纶织物进行处理。通过实验研究处理时间及放电距离对涤纶织物染色性能的影响,选用红、黄、蓝三原色分散染料对处理前后的涤纶织物进行染色。结果表明,最佳工艺为3 mm、5 s,处理后涤纶织物的上染率大幅度提高,色泽增深。SEM分析表明,织物处理后纤维表面有等离子体刻蚀的纵向沟痕。这些沟痕提高了染料的吸附量和上染率。

空气等离子弧切割参数的试验研究

针对空气等离子弧切割存在的问题,通过试验对切割参数的相关性进行了分析,并给出了对不锈钢和碳素钢板进行空气等离子弧切割的最佳工艺参数,提出了工艺上的解决方法。

激光诱导空气等离子体光谱时间演化特性的研究

利用能量为150mJ和500mJ的激光击穿空气获得空气等离子体,依据光谱信息,计算得到等离子体电子温度,密度,并探讨了其时间演化特性,证实了在此过程中,复合相比电离居于主导地位.同时,结果表明:随着延迟时间的增加,谱线强度在300ns内迅速减小,之后缓慢减小;电子密度和谱线强度的变化规律基本一致;电子温度的衰减近似呈现指数拟合线型,并且激光能量越高,电子温度的衰减越慢.

利用微波低温空气等离子体引发聚乙烯薄膜接枝丙烯酸的研究

利用微波低温空气等离子体对聚乙烯薄膜进行预处理,经与空气接触后接枝丙烯酸。用碘化钠法测定了薄膜表面过氧基团的浓度,探讨了等离子体处理时间、放电功率、气体流量和接枝前与空气接触时间对接枝率的影响规律,利用红外光谱鉴定了接枝产物,对改性后薄膜的表面亲水性及着色性能进行了测试。