提高绝缘子耐污秽性能的等离子体表面处理技术

电气设备外绝缘的一次污闪可以引起大面积长时间的停电,造成重大损失。本文作者利用等离子体的溅射作用,在降低玻璃、陶瓷表面亲水性离子和基团之后,以气相电化学反应在其表面上形成一层以硅为主体的憎水层,大大提高了绝缘子的耐污性能。本技术处理的玻璃试片经过热、紫外线加速老化、溶剂、酸和碱溶液的浸泡,其表面性能具有优良的稳定性。作者在成份分析的基础上,最后讨论了表面憎水层的形成机理。

碳纤维的等离子体表面处理技术研究进展

碳纤维表面所固有的疏水性和化学惰性制约了碳纤维复合材料的界面性能。等离子体表面处理技术通过刻蚀、清洁以及引入表面活性基团等作用,较好地解决了碳纤维表面与树脂基体的界面结合,提高了碳纤维复合材料的性能。主要综述了低温等离子体表面处理技术对碳纤维表面物理化学结构以及复合材料力学性能的影响方面的最新研究进展,并对其发展趋势进行了展望。

纺织品低温等离子体表面处理技术介绍

介绍了纺织品采用低温等离子体表面处理技术的优点及特性 ,说明了纺织品采用低温等离子体进行表面处理后具有良好的亲水性等各种性能 ,扩大了其市场应用范围。

“等离子体表面处理技术”专题序言

等离子体是由被剥夺部分电子后的原子及原子团电离产生的离子化气体状物质，具有比气态、液态、固态物质都高的能量范围，被称为物质的第四态。根据温度不同，等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体（包括热等离子体和冷等离子体）。

“等离子体表面处理技术”专题主编 李成明

李成明，工学博士，教授，博士研究生导师，现任北京科技大学新材料技术研究院功能材料研究所书记、副所长。兼任中国机械工程学会热处理学会理事、热处理学会气相沉积委员会主任委员、全国磨料磨具标准化技术委员会委员、单晶金刚石电子器件泛太平洋研发产业联盟理事等职。

等离子体表面处理技术在笔舌上的应用

自来水笔的笔舌表面要有很好的亲水性,以确保有良好的引水、储墨和抗漏性能,特别是采用热塑性塑料注塑成型的笔舌更是如此。传统的工艺是采用化学处理(即采用强酸液体进行浸泡),使得笔舌表面粗化,达到提高亲水性的目的。但是,这种工艺的废水处理是个大问题,并且由于强酸液体的浓度、温度的变化,浸泡时间的长短,以及浸泡方式的不同,会使笔舌表面粗化不均匀,诸如引水槽、储墨槽等窄小的缝隙中,如果浸泡液未完全进入,就会使得这些关键部位没有完全达到粗化的目的。

锆基非晶合金电解质等离子体抛光工艺及废液处理

电解质等离子体抛光技术在非晶合金结构件的应用仍处于探索阶段,而且会产生含较高浓度的重金属和氟离子废液。为了提高锆基非晶合金结构件的表面质量以满足其使役性能,研究抛光时间、工作电压、硫酸铵浓度、初始温度、工件入水深度、阳极挂具材料等电解质等离子体抛光工艺参数对锆基非晶合金表面粗糙度、晶化情况的影响,并利用正交试验进行参数组合优化,对比不同参数对于表面粗糙度的影响显著程度。最后针对抛光后废液污染的问题,探究并配套合适的废液处理方案。结果表明:影响抛光后材料表面质量因素的显著程度为抛光时间>工作电压>初始温度>硫酸铵浓度,最优抛光工艺参数组合为抛光时间8 min,工作电压220 V,初始温度88℃,硫酸铵浓度为5%,此时表面粗糙度为0.103μm。经化学混凝沉淀法和离子交换树脂法组合工艺处理后,出水废液中的重金属和氟离子浓度均能达国家电镀污染物排放标准。研究成果可为电解质等离子体抛光在锆基非晶合金的实际生产提供工艺指导,有助于推广锆基非晶合金结构件的产业化应用,促进锆基非晶合金的大规模工业生产。

氧-氮等离子体表面改性石墨烯用于肉桂醛水相加氢反应

使用等离子体表面改性技术对石墨烯(GR)进行处理,通过优化气源、放电功率、放电时间和工作气压,制备了具有两亲表面的氮掺杂GR(NDGR),以其为载体制备了Pt纳米催化剂(Pt/NDGR)。采用FTIR、Raman、元素分析仪、TEM和光学接触角测量仪对催化剂进行了表征,并评价了其对肉桂醛(CAL)水相加氢反应的催化性能。结果表明,采用等离子体两步接枝工艺,即先以O_(2)为等离子体气源活化GR表面,再以NH_(3)为等离子体气源在GR表面接枝含氮基团得到的氮掺杂GR[NDGR(O_(2)-NH_(3))]具有最佳的表面性质。与GR负载Pt催化剂(Pt/GR)相比,在放电功率140 W、工作气压200 Pa、放电时间6 min的最佳条件下制备的NDGR(O_(2)-NH_(3))负载Pt催化剂[Pt/NDGR(O_(2)-NH_(3))]在CAL水相加氢反应中显示出优良的催化性能。在80℃、3MPa、Pt/NDGR(O_(2)-NH_(3))为催化剂、4 h的反应条件下,CAL的转化率达98%,肉桂醇的选择性约为84%,反应速率常数为(1.072±0.051)h^(–1),远高于Pt/GR为催化剂的(0.624±0.023)h^(–1);其反应活化能约为14 kJ/mol,仅为Pt/GR为催化剂的(约29k J/mol)的48.3%。Pt/NPGR(O_(2)-NH_(3))的高催化性能得益于GR表面接枝少量含氮基团后Pt纳米粒子锚定位点的增加、对底物的高吸附性能以及金属-载体间协同作用。

等离子体处理改性及分子接枝增强防水卷材与混凝土界面粘接力

针对沥青基防水卷材在混凝土表面粘接效果的改进问题,系统研究了表面氧气、氮气、空气等离子体处理改性及分子接枝防水卷材后的表面基团变化情况。通过等离子体处理建立起的表面基团,进而进行硅烷试剂、多巴胺以及木质素等多羟基或硅基功能分子后修饰,达到分子枝接以及混凝土粘接性能的优化。通过接触角、红外光谱、XPS等分析发现,等离子体处理改性后的沥青基防水卷材表面表现出了明显的亲疏水性变化以及相应的化学官能团吸收峰,证明了等离子体处理改性表面基团的实现以及枝接分子的成功,能够增强防水卷材与混凝土的粘接性能。

低温等离子体技术协同光催化剂处理制药废水研究

文章旨在探究低温等离子体技术协同光催化剂处理制药废水的可行性和优势,为解决制药废水处理难题提供新的解决方案。采用实验研究方法,实验过程中,先将废水进行低温等离子体处理,再加入光催化剂进行光照反应。通过测定废水处理前后的化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、有毒有害物质含量等指标,评估处理效果。实验结果表明,采用低温等离子体技术协同光催化剂处理制药废水,具有显著的优势。采用低温等离子体技术协同光催化剂处理制药废水的方法,显著提高了废水的处理效果,降低了有毒有害物质的含量,同时提高了催化剂的活性。

大气等离子体处理对三元乙丙绝热层表面性能的影响

为解决三元乙丙(EPDM)绝热层机械打磨效率低、噪音大、粉尘多,以及溶剂清洗带来的安全、操作人员的健康等问题,探究大气等离子体处理技术取代机械打磨的可行性。运用大气等离子体对EPDM绝热层进行表面处理,通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜-能量色散谱仪、表面能测量仪对处理前后EPDM绝热层表面形貌、化学元素组成和表面润湿性进行表征,采用万能材料试验机对处理前后EPDM绝热层和衬层的界面粘接性能进行测试。实验结果表明,等离子体处理后的EPDM绝热层表面新增含氧基团,表面氧元素含量增加,表面形貌更加均匀,表面能由25.43 mN/m升高到43.06 mN/m,EPDM绝热层/衬层的界面粘接强度由1.89 MPa提高到2.16 MPa,证明了大气等离子体处理技术取代机械打磨具有可行性。

氩气低温等离子体处理对PBO纤维的表面改性

采用低温等离子体表面处理技术对聚苯撑苯并二口恶唑(PBO)纤维表面进行改性。选用氩气作为处理气氛,研究了气压、功率和处理时间等参数对纤维表面性质的影响。采用FT-IR和SEM等方法对处理前后纤维表面化学结构及形态结构进行了表征,并通过单丝拔出试验测定了改性前后PBO纤维与环氧树脂基体的界面剪切强度(IFSS),对纤维与树脂的界面粘结性进行了初步评价。同时,采用液滴形状法对纤维表面亲水性进行了表征。通过研究发现,经低温氩气等离子处理后,PBO纤维表面亲水性增强,PBO纤维/环氧树脂的IFSS较未处理样品提高了42%。

液相等离子体电沉积表面处理技术

液相等离子体电沉积技术是一项新兴的表面处理技术 ,利用此技术可在多种金属及合金表面得到耐磨、耐蚀、耐热冲击、绝缘的优质膜。本文分别从等离子体氧化和等离子体渗透两个方面介绍了该技术的工艺机理、制备及影响因素、膜层性能 。

低温等离子体表面处理技术在生物医用材料中的应用

合成高分子材料无法完全满足作为生物医用材料所需要的生物相容性和高度的生物功能要求 ,为解决上述问题 ,文章介绍了一种表面处理方法———等离子体表面改性技术以其特有的优点在生物医用材料中的应用情况 .通过等离子体处理后 ,能够在高分子材料表面固定生物活性分子 。

低温等离子体技术在粉体表面处理中的应用

低温等离子体技术用于粉体表面处理具有工艺简单、无需溶剂、节能高效等特点。等离子体处理粉体表面利用的放电形式从真空放电到空气压力下的气体放电;范围从无机粉体的表面处理到纳米粉体、有机粉体的表面处理都有涉及。评述了国内外利用等离子体对无机粉体、有机粉体低温等离子体表面处理技术的进展。

钨面对等离子体材料表面喷丸强化性能分析

核聚变面对等离子体材料表面损伤、失效是其服役寿命的主要影响因素,利用喷丸技术增强钨面对等离子体材料表面性能。以纯钨为被喷丸强化材料,选择0.5 mm不锈钢丸料,在0.4 MPa喷丸压力、100 mm喷丸距离的喷丸参数下,研究不同喷丸时间(30,60,120,240 s)对钨材料表面增强效果,主要包括微观组织形貌和粗糙度、表面硬度及其分布、表面残余应力等。结果显示喷丸对钨表面造成损伤,喷丸弹坑直径约20μm;表面粗糙度较原试样有所提高,但增加幅度不明显,不影响钨作为面对等离子体材料的性能;钨表面硬度从原试样的362HV_(0.2)提升到480HV_(0.2),提升幅度达31%,硬化区厚度约40~50μm;表面残余压应力提高到800 MPa,是原试样的5.9倍。喷丸技术能有效增强钨面对等离子材料的表面强度,提高钨疲劳性能,延长服役寿命。

用于材料表面处理的大气压等离子体射流技术研究进展

大气压等离子体射流阵列可以在开放的空间中灵活、高效地产生低温等离子体,被认为是实现等离子体射流技术大面积应用最有效的手段之一。研究表明,大气压等离子体射流阵列在材料表面改性和薄膜沉积等方面具有广阔的应用前景。但由于阵列各个单元之间复杂的相互作用,导致等离子体阵列存在着各基本单元放电不一致和下游作用面不均匀等问题,会严重影响材料表面处理的效率。本文综述了近年来大气压等离子体射流阵列的研究进展及其应用,主要包括大气压等离子体射流阵列的电极结构及放电特性,并详细介绍了在改善大气压等离子体射流阵列放电一致性和下游作用面均匀性方面的最新研究成果。

等离子体表面工程技术专辑序言

等离子体是气体电离后形成的既含有大量高能自由电荷又整体呈电中性状态的物质,具备良好的电场、磁场可作用性,被称为物质存在的第四种形态。在表面工程领域,常常将等离子体或等离子束流作为一种可控的高能量密度热源,实现零件表面处理、改性或涂层制备,一系列基于等离子体热源的表面工程技术应运而生,例如等离子体扩渗、清洗、刻蚀、镀膜、喷涂、熔覆、热处理等。1988年9月,在德国召开了第一届国际等离子表面工程会议,近年来各类等离子体表面工程技术获得了迅速发展。等离子体表面工程技术大多具备绿色、高效、精准等特征,是支撑高端装备先进制造和“双碳”目标实现的重要表面技术。

电解等离子表面热处理工艺研究

采用电解等离子表面处理技术对3Cr13不锈钢进行表面处理,利用金相组织观察、显微硬度测试等手段探究了不同处理时间下试样的组织变化和硬度分布。研究结果表明,该技术能够在短时间内完成指定区域硬化处理,经电解等离子表面处理后形成球冠状硬化区域,完全硬化区为马氏体组织以及残余奥氏体,晶粒尺寸约为基体尺寸的2~3倍,向深处平滑过渡。不完全硬化区组织为粒状组织,晶粒细化区则为粒状珠光体组织。硬化层最高显微硬度值可达717.9 HV0.1,硬化层深度可达7.5 mm以上,其中500 HV0.1以上硬化层深度>3 mm。处理时间的增加能够提升最高硬度值以及硬化层深度,硬化层深度受时间因素的影响更为明显,500 HV0.1以上硬化层深度由0.4 mm可提升至3.5 mm。