射频驱动常压射流等离子体的发展应用

作为一种节能环保的材料处理加工手段,射频驱动常压射流等离子体,工程应用前景较好,受到国外学者的深入关注.而我国关于该技术的研究应用总结报道则相对缺乏.针对这一现状,本文根据射频驱动常压射流等离子体的发展历程和已有研究,分别从典型设备构造、改性应用及其作用原理、关键工艺条件等几个方面,总结分析该技术的发展趋势和最新应用现状.

水分对常压射流等离子体处理羊毛针织物毡缩性的影响

通过扫描电镜(SEM)、原子力扫描探针显微镜(AFM)与纤维摩擦因数测定仪(FFT)描述了水分对常压射流等离子体(JPAP)处理亲水性羊毛的表面微观形态、表面粗糙度、纤维定向摩擦效应以及针织物毡缩性的作用。结果表明,湿态、干态及水浸处理,不同程度地有利于JPAP对羊毛的表面改性。尤其是湿态处理,对鳞片的刻蚀效果显著,对静态与动态定向摩擦效应(DFE)作用明显,但对纤维表面平均粗糙度的贡献略小,能够基本达到毡缩率小于8.0%的机可洗标准。

水分对常压射流等离子体处理羊毛结构的影响

在优化工艺的基础上,研究了3种湿度环境对常压射流等离子体(JPAP)处理亲水性羊毛的表面形貌、表面元素含量、结晶度与构象的影响。通过Allwrden反应和X射线光电子能谱(XPS),认为水分能增加JPAP对羊毛纤维鳞片表皮的刻蚀作用,也会改变JPAP处理羊毛表面的C、O、N、S以及特征官能团的含量。通过Peakfit软件分析衰减全反射红外光谱(FTIR-ATR),认为水分基本不影响JPAP处理羊毛分子的构象或蛋白质二级结构,但对β-折叠、α-螺旋和无规卷曲等构象含量略有作用。通过X射线衍射(XRD),认为JPAP处理以及水分的存在对羊毛结晶度影响不大。因此,JPAP处理有利于加工高湿羊毛纤维。

常压等离子体射流改善羊毛织物服用性能的研究

针对羊毛纤维表面的鳞片层影响其服用性能的缺点,选用常压等离子体射流对羊毛织物进行等离子处理,测试了处理前后织物的吸湿性能、力学性能、厚度、透气性能和微观形貌,并对比了不同运行速度对织物吸湿性能、力学性能、厚度、透气性能的影响。结果表明:经等离子处理后,羊毛织物的吸湿性能得到了很大的改善,力学性能增强,透气性变好,且运行速度越慢,效果越明显。经SEM观察发现羊毛的外观形态并没有太大的改变,因此织物的手感并未发生变化。

常压射流等离子体处理PET膜诱导自由基研究

为了考察常压射流等离子体(APPJ)处理对PET膜表面诱导自由基及其引发接枝共聚反应的效能,采用电子自旋共振技术(ESR)对APPJ处理前后PET膜表面生成的自由基及其衰变行为进行测试分析,并与接枝率测试结果进行对比。结果表明:纯He气体的APPJ处理更易引发PET膜表面生成自由基,处理时间越长,膜表面自由基浓度越高,自由基产物的稳定性受存储条件影响显著,自由基浓度越高的样品对应的接枝率也越高。

常压下超音速等离子体射流的数值模拟

数值模拟研究了在二维轴对称情形下,超音速等离子体射流喷射于常压环境中的湍流流动,其中考虑了等离子体物性随温度的大幅度变化,还考虑了粘性耗散。等离子体射流的数学模型采用了Navier-Stockes方程,对湍流的模拟采用了ek-方程。计算方法以SIMPLER方法为基础,引入密度修正,得到适用于可压缩流体的p方程和p方程。p方程用来更新现有压力场和密度场,p方程用来修正速度场以保证质量守恒。

常压射流等离子体表面处理技术在羊毛湿法整理中的应用

探讨在羊毛不同含湿量下等离子体的处理效果及与专用的羊毛防缩整理剂联用后对毡缩性能和力学性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)和测色系统等检测设备对改性处理后的羊毛特性进行表征与分析.结果表明:对湿态织物进行等离子体处理,羊毛纤维表面的鳞片层刻蚀更加明显,表面氧元素含量明显升高;经过等离子体处理羊毛试样的染色性能得到提高,织物的抗拉强度基本不变;与树脂进行联合整理后,防毡缩性能也会进一步得到提高.

常压等离子体射流去除水中糖皮质激素污染物

搭建射流介质阻挡放电反应器,对常压等离子体射流技术降解水中代表性糖皮质激素氢化可的松(HC)进行了研究.考察了放电功率、空气流量、溶液初始pH值、放电时间等因素对HC降解效果的影响.结果表明,HC的去除率随放电功率增大和放电时间延长而增加;溶液初始pH值、通入空气流量等因素对HC处理效果也有很大影响.在初始浓度为0.138mmol/L,放电功率为49.7W,气流量为4L/min的实验条件下,在本反应器中放电处理120min后HC的去除率可达98%.本文使用了不同自由基抑制剂研究了活性氧自由基(ROS)在HC降解过程中的作用,并通过发射光谱(OES)观测了放电过程中产生的自由基种类.研究结果对常压等离子技术去除有机污染物的发展有一定的参考价值.

常压等离子体射流对PBO纤维表面改性

采用常压等离子体射流（APPJ）在不同处理时间和功率下对聚对苯撑苯并二嗯唑（PBO）纤维进行表面改性，以提高其与环氧树脂基体间的界面粘结性能。通过SEM、XPS和静态接触角测试对处理前后纤维的表面形态、元素组成和表面浸润性能进行分析与表征，并采用Micro-bond测试方法测量纤维／环氧间界面剪切强度WSS，利用单纤维拉伸测试评价等离子体处理对纤维力学性能的损伤。结果表明：PBO纤维经APPJ处理后，表面浸润性能得到改善，IFSS提高了27．85％～130．96％，而纤维强力损伤很小。

常压微波等离子体射流实验装置

介绍了使用2.45GHZ微波源激励产生常压等离子体射流(MPJ)的装置,该装置结构简单,使用可靠,实验内容丰富,适合教学要求。

甘油涂层对常压等离子体射流处理超高模量聚乙烯的影响研究

在工业化生产中,常压等离子体对基体的改性的一个潜在问题是助剂被基体吸收或包覆于基体表面上,影响等离子体表面的改性效果.以甘油涂层溶液作为吸收助剂,研究了其对常压等离子体射流(APPJ)对超高模量聚乙烯纤维(UHMPE)处理效果的影响,通过扫描电镜(SEM)和纤维粘结强度测试对纤维的表面形态和界面剪切力的变化进行了分析表征.扫描电镜显示经APPJ处理的UHMPE纤维表面粗糙度有所增加,而界面剪切力(IFSS)随涂层浓度的增加不断减小;同时,干态和湿态的等离子处理条件下,界面剪切力的下降趋势一致,说明甘油涂层的存在会削弱等离子体射流处理UHMPE纤维的刻蚀效果,并且降低纤维与树脂间的粘结性能.

常压等离子体处理对锦纶6纤维性能的影响

针对等离子体处理改善纤维材料性能的问题,通过显微镜表征染料在纤维横截面的扩散,探索常压等离子射流处理对锦纶6纤维性能的影响。采用DCA322动态接触角仪测得纤维的前进角和后退角分别降低10°～20°和20°～30°。通过普通、荧光和激光扫描共焦3种显微镜观察发现,染料在纤维横截面的扩散增加,从而证明常压等离子体射流处理改善了锦纶6纤维的吸湿和染色性能。扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析结果表明,常压等离子体射流处理使纤维表面变得粗糙,并在纤维表面引入极性基团,有利于纤维吸湿和染色性能的提高。

常压等离子体在尼龙染色中的应用

使用常压氦等离子射流处理尼龙6纤维,并选择分散和荧光染料对处理前后的纤维进行染色,用光学显微镜、荧光显微镜和激光共焦显微镜三种方法观察处理前后染色纤维横截面的变化,以扫描电镜观察纤维表面形态,并对其进行能谱分析。试验结果表明,常压等离子射流处理可增加纤维表面的粗糙度,增加纤维染色深度,提高尼龙6纤维的染色性能,且对纤维强度无影响。

气体介质对常压等离子体还原氧化铜的影响

目的研究不同等离子体还原介质和还原时间对氧化铜还原的影响。方法采用等离子焰流扫描试样,应用扫描电镜观察还原后试样的表面微观形貌,通过X射线衍射仪分析试样处理前后表面相成分的变化。结果采用N2+热氨为气体介质,其还原产物为Cu4O3和Cu3O,相对于其他气体介质得到的还原产物Cu2O,能将Cu2+还原至更低的价态。还原时间为40 s时,主要还原产物为Cu3O,其氧含量低于Cu O,随着时间延长,亚稳相Cu3O逐渐转变成较稳定的Cu2O;当还原时间为100 s时,析出Cu单质。结论 N2+热氨是还原性较强的气体介质。氧化铜中铜离子价态随还原时间增加而降低,同时伴随亚稳定相Cu3O向Cu2O转变现象。还原过程中高能电子对Cu O颗粒有加热熔融作用,激发态的活性粒子发挥主要的还原作用。

应用1-辛烯涂层与常压等离子体处理的苎麻纤维疏水性能改性

为提高苎麻纤维与聚丙烯(PP)之间的界面相容性,采用1-辛烯涂层结合常压等离子体射流(APPJ)技术对苎麻纤维表面进行疏水性改性,并研究了改变2种方法的处理顺序对改性效果的影响。通过改性前后苎麻纤维的表面形态、润湿性、表面化学成分及苎麻纤维/PP界面剪切强度的变化分析改性效果。实验结果显示,经等离子体处理后再进行1-辛烯涂层处理的苎麻纤维表面的C元素含量提高最明显,且该组苎麻纤维/PP界面剪切强度与未处理组相比提高了近40.0%,而改变处理顺序后得到的苎麻纤维与PP的界面剪切强度仅提高了18.2%。

常压微波等离子射流脱碳处理有机工业废气

在自行设计的常压微波等离子体射流装置上进行了丙酮模拟有机工业废气的脱碳实验,得到了纳米碳粉.利用Raman光谱、XRD、SEM、TEM和EDAX对制得的碳粉的结构和形貌进行了分析.体积分数62.5%的有机废气在等离子体射流的作用下得到的固态碳粉以微晶石墨结构为主,含有少量的微晶金刚石结构.TEM分析表明石墨晶体为颗粒状和层状结构.该技术可用于有机废气的脱碳处理和纳米碳粉的回收利用.

微波等离子体射流处理有机废气回收纳米碳粉

在自行设计的常压微波等离子体射流装置上进行了丙酮模拟的有机工业废气的分解处理实验，利用Raman光谱、XRD、HRTEM和EDAX对回收到的样品成分、结构和形貌进行了分析。实验结果表明，有机废气在常压等离子体射流的作用下分解为单质碳和无害气态产物。单质碳的主要成分为纳米片状石墨以及碳包覆纳米铜颗粒。

He/O_2等离子体处理对混合浆膜表面刻蚀的影响

为探究等离子体处理对磷酸酯淀粉和聚乙烯醇(PVA)混合浆膜表面形态及化学成分的影响规律,研究了不同条件下,He/O2常压等离子体处理后混合浆膜表面性能的变化。利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对混合浆膜表面形貌和表面粗糙度进行观察、测量;利用X射线光电子能谱仪(XPS)对浆膜表面化学成分进行分析。结果表明:等离子体刻蚀使得浆膜失重率增加,进而导致浆膜表面变得粗糙;经等离子体处理后,混合浆膜表面活性基团(如C—O—H/C—O—C,C==O和O—C==O)的含量有了明显增加。

基于等离子体与湿退浆的聚丙烯酸酯浆料去除

为提高退浆效率,采用He/O2常压等离子体射流与传统湿退浆相结合方法去除涤纶织物上的聚丙烯酸酯浆料。重点研究了等离子体处理时间对退浆效果的影响和等离子体预处理对湿退浆效果的影响。X射线光电子能谱仪分析结果表明,经等离子体预处理后,浆膜表面的含氧基活性基团的数量明显提高,增强了浆膜的亲水性。SEM观察结果显示,等离子体处理可以去除一部分浆料,导致浆膜表面粗糙。结果表明,随着等离子体处理时间的延长,退浆效果明显提高。经等离子体预处理65 s后,再进行5 min的NaHCO3退浆,退浆率可达到99%以上。与传统湿退浆相比,等离子体处理能够显著减少退浆时间。

低温等离子体医用装置的研究进展

总结目前国内外关于低温等离子体(Cold Atmospheric Plasma, CAP)医用装置的研究进展。方法:应用PubMed,万方数据库及CNKI期刊全文数据库检索系统,以“低温等离子体(Low Temperature Plasma)、常压等离子体射流(Atmospheric Pressure Plasma Jet)、医用装置(Medical Device)”等为关键词检索相关文献,并作分析。结果:CAP作为一种新兴的治疗手段已得到了广泛的关注,相应的医用装置研发也正在逐步的开发中,已一部分应用于临床试验中,并取得了较好的效果。结论:CAP装置作为一种新兴的治疗设备,利用CAP独特的效应,在杀灭组织表面微生物、阻止肿瘤细胞生长、促进伤口愈合等方面发挥重要作用。本文综述了现有的主要CAP的设计及其主要优点,并评估了这项新技术可能带来的风险。