DBD等离子体与活化水对马铃薯生长特性及产量的影响

等离子体技术在农业生产、生物医学、环境保护等领域有着广泛的应用前景。论文采用多针-板电极制备等离子体活化水装置、板-板电极等离子体直接处理马铃薯装置,对比研究了不同放电功率下等离子体活化水、直接等离子体处理对马铃薯生长特性及产量的影响。2种装置均呈丝状放电,且放电功率与外施电压正相关;当最佳放电功率匹配时,等离子体活化水、直接等离子体处理均能显著改善马铃薯生长特性及产量。等离子体活化水的放电功率为53 W时,马铃薯植株高度、茎粗、鲜重、叶绿素质量分数及产量分别提升了6.4%、18.9%、25.9%、31.7%及17.5%;直接等离子体处理马铃薯的放电功率为8 W时,植株的各参数值增幅均在10%以上。研究结果表明:放电功率变化时,等离子体活化水的理化参数(pH值、氧化还原电位、电导率、过氧化氢、硝酸根离子、亚硝酸根离子)变化显著;随着放电功率的提升,直接等离子体处理的马铃薯吸水率先增长后下降,种皮刻蚀逐渐明显。论文的研究可为DBD等离子体与活化水在农业生产领域应用提供参考。

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。

等离子体活化介质技术及其生物医学应用

等离子体生物医学兴起20余年来,已有多项技术通过美国食品药品监督管理局(FDA)认证并推广应用,但现有的应用方式主要采用等离子体直接处理生命体,存在处理面积小、作用深度浅、有效时间短、稳定性不足等问题,限制了等离子体生物医学的适用范围和应用效果。为此,在近10年研究基础上,发展了等离子体活化介质技术,即:采用等离子体活化处理气体、液体或水凝胶等介质材料,将活性粒子加载到介质材料中再应用,使等离子体生物医学从直接处理变革到间接处理,推动实现“更大面积、更深部位、安全稳定、持续有效”的应用升级。该文总结了等离子体活化介质技术的形成背景与研究现状,分析该技术当前面临的关键科学和技术问题,给出最新研究结果并展望未来发展方向,以期为同行学者和研究生提供参考。

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。

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。

等离子体处理对CFRP筒状件内壁活化效果的影响

为解决碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)筒状件内壁表面化学惰性较高导致与金属涂层结合强度差的问题,采用射频辉光放电对其内表面进行活化处理来提高其表面活性。通过接触角测试和红外光谱分析,探究等离子体处理气压、射频电源功率、处理时间和离子种类对活化效果的影响。结果表明,经射频辉光放电等离子体处理后CFRP筒状件内壁表面等离子体活化效果明显,表面能显著提高。其他工艺参数相同情况下,活化效果随气压增大先提升后降低,随射频电源功率和处理时间的增大而提高,以氧等离子体活化效果最佳。其中,在处理气压0.5 Pa、射频电源功率500 W、处理时间60 min、氧等离子体条件下效果最为显著,水和二碘甲烷的接触角分别由71.29°、49.36°降低到4.93°、5.39°,表面能从38.85 mJ·m^(-2)提升到74.73 mJ·m^(-2)。通过红外光谱分析,经等离子体处理后的CFRP中C-H和C≡C等非活性键被打断,带有C=O的醛基和羧基活性基团增多,浸润性大幅提高。活化后的CFRP基体与金属薄膜的膜基结合力由不足0.1 MPa提升至0.49 MPa。研究通过射频辉光放电对CFRP筒状件内壁表面进行活化处理,为制备高结合强度的金属涂层打下基础。

不同作用距离下玻璃纤维增强的氰酸酯基复合材料表面等离子体活化研究

用等离子体处理技术对不同作用距离下的玻璃纤维增强的氰酸酯基复合材料表面进行活化处理,通过对处理前后的材料表面进行接触角、表面能、表面形貌、红外光谱等宏观微观性能的对比分析,获得了不同距离下等离子体表面活化处理的作用规律。结果显示:在同一工作电压下,随着作用距离的增加,材料表面的接触角越来越大,表面能随着作用距离的增加而降低,材料表面浸润性和表面能显著提高;表面形貌显示,等离子体活化处理之后,表面树脂碎片颗粒变小,露出了玻璃纤维,粗糙度增加,并且随着作用距离的减小,粗糙度增加的程度变大;红外光谱显示等离子体活化处理后复合材料表面酯基C-O键断裂,酯基数量降低,而硝基、酮基、羧基、醇羟基的数量相应的增加,表面极性增强,随着作用距离的增加,材料表面增加的硝基、酮基、羧基、醇羟基等官能团的数量也越来越少。

等离子体表面处理与大气压下的辉光放电

与传统的方法相比,等离子体处理的高效、无毒、节能特性使得它在表面处理和灭菌消毒方面有着很好的应用前景,在上述工业领域,“经典”的大气压放电诸如电晕放电、介质阻挡放电以及电弧放电都不适用。然而,尽管低气压下的辉光放电已得到了很好的发展,大气压下辉光放电的实现还存在一些困难。目前,对大气压下辉光放电物理过程的探索集中在其物理机制、图像捕获以及大气压下空气中辉光放电的实现方面。

ECR等离子体对单晶硅的低温大面积表面处理

利用电子回旋共振 ( ECR)微波放电等离子体对单晶硅表面进行了低温大面积氮化和氧化处理的探索 ,在低于 80℃的温度下得到了均匀的厚度约为 7nm氮化硅和二氧化硅薄层 .结合等离子体光学诊断和成分探测 ,分析讨论了 ECR等离子处理机理 .结果表明 ,利用这种方法可以在低温条件下在硅表面获得均匀的大面积氮化硅和二氧化硅表层 .

辉光放电等离子体用于聚丙烯薄膜表面处理

为研究用辉光放电等离子体处理后材料表面成分和分子结构的变化,用辉光等离子体处理聚丙烯(PP)薄膜,利用红外光谱和扫描电镜检测了材料表面微观结构的变化,并用国标规定的装置检测了它的击穿场强。实验证明,处理后的PP膜表面粗糙度增加,且引入了极性基团,微观结构产生了变化,但薄膜击穿强度没有发生明显变化。这为已经进行过很多的、关于等离子体表面处理对材料击穿场强的影响的研究提供了充足的实验证明,另也从微观角度为等离子体表面处理提供了较深入的理论支持。

低温等离子体对高聚物材料表面改性处理时效性的研究进展

低温等离子技术是一种近年来飞速发展的材料表面改性技术,它在不影响材料基体性能的前提下能改善材料表面的物理化学性质。但等离子对材料改性的效果并不稳定,随着时间的推移部分效果会失去,这种现象称为等离子处理的时效性。介绍了在这方面的最新研究进展,归纳了影响时效性的各种因素以及对该现象的研究方法和表征手段。

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%。

低温等离子体处理木材表面研究

利用不同类型常压放电产生的低温等离子体对合成木材表面进行了处理,测试放电处理后木材表面的水接触角和表面形貌的变化,并得到了处理前后木材的表面能的变化.结果表明,放电对木材表面结构和力学性质产生很大影响,可以有效提高木材的表面性能.

微波等离子体处理西南桤木表面的ESR和XPS分析

采用电子顺磁共振波谱 (ESR)和X射线光电子能谱 (XPS)技术 ,分析了微波等离子体处理前后西南桤木木材表面的性质。ESR图谱分析表明 :经过微波等离子体处理后 ,木材表面可迅速有效地产生大量的自由基 ;XPS图谱分析表明 :微波等离子体处理使木材表面O C原子比增加 ,C1 含量降低 ,而C2 、C3含量增加 ,并有C4 的出现。

水环境下等离子体处理聚乙烯木塑复合材料表面性质的演变

利用等离子体处理技术,对木粉/聚乙烯复合材料进行表面处理以改善其胶接性能。为探究胶接接头在水环境下的耐久失效机制,采用水浸实验,利用FTIR和XPS分析手段,研究了水对等离子体处理后的木塑复合材料表面性质的影响。红外光谱分析结果表明,经等离子体处理后,复合材料表面有-OH,C-O和C=O基团生成;随着水浸时间的延长,材料表面-OH,C-O和C=O基团的含量又会发生先降低而后增加的变化。XPS分析结果表明,经等离子体处理后,复合材料表面氧元素的含量增加;随着水浸时间的延长,材料表面的元素含量又会发生新的变化,C元素相对含量先增加而后降低,O元素相对含量先降低而后增加,O/C值先下降而后升高。水环境下等离子体处理木塑复合材料表面化学基团和化学元素的变化对材料胶接接头的耐久性会产生较大的影响。

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 。

大气压层流等离子体射流特性及其用于材料表面处理的效果

在大气压条件下产生出能量衰减慢且分布均匀、噪音小的氩和氮氩混合气的层流等离子体射流。与湍流等离子体射流相比 ,由于对周围冷气体卷吸减少 ,层流射流在喷射方向的长度可增长 6倍。试验表明 ,只有采用结构合理的等离子枪 ,综合调控供气和电参数条件 ,抑制气流的脉动和抖动 ,才能形成层流等离子体射流。结合数值计算对等离子体气流温度分布的定性分析 ,说明层流情况下射流径向能量分布集中 ,轴向温度变化平缓 ,有利于材料表面处理的温度、处理区域和应力状态的控制。

微波等离子体处理对竹材表面接触角的影响

采用微波等离子体（MWP）对竹材进行了表面处理，测定了处理前后甘油和脲醛树脂胶在其表面的接触角，以此评价竹材表面改性的效果。结果表明：随MWP处理时间延长和试件距反应腔距离减小，竹材表面接触角呈降低趋势；竹材试件距反应腔距离40mm时，用甘油作测试液体在接触15s时测试，MWP处理30s即可将竹材表面接触角降低49％～59％；甘油所测竹材表面接触角较脲醛树脂胶所测值低，测试液滴到样品上15s所测竹材表面接触角较5s时低；在经等离子体处理后，砂光与否对竹材的表面性能影响不大，砂光后再经等离子体处理，比直接进行等离子体所得到的改性效果稍好。

非热等离子体材料表面处理及功能化研究进展

等离子体技术在现代材料制备和表面处理过程中起着重要的作用.本文聚焦于非热等离子体(NTP)材料表面处理及功能化应用,重点综述NTP在材料表面处理及功能化过程中的最新研究进展,包括激励产生等离子体的等离子体源、NTP材料表面处理及功能化工艺以及具体应用.其中,激励产生等离子体的等离子体源包括感应耦合等离子体/容性耦合等离子体、电子回旋共振/表面波等离子体、螺旋波等离子体、大气压射流等离子体和介质阻挡放电等;NTP材料表面处理及功能化工艺包括等离子体表面接枝和聚合、等离子体增强化学气相沉积和等离子体辅助原子层沉积、等离子体增强反应刻蚀和等离子体辅助原子层刻蚀工艺等;等离子体表面处理及功能化的具体应用领域包括亲水/疏水表面改性、表面微纳加工、生物组织表面处理、催化剂表面处理等.最后提出了NTP技术材料表面处理及功能化的应用前景与发展趋势.

XPS研究等离子体处理的聚苯乙烯表面结构

采用不同功率(10、20、60、100、150W)、时间(0.5、1、3、6、15和30分),在Ar、N_2、O_2、H_2和空气中,对聚苯乙烯(PS)片基进行了等离子体处理。 通过XPS技术、谱图的拟合、差谱分析和Ar^+小功率剖面处理,研究了PS表面组成与结构变化,指出处理的聚苯乙烯表面有C—O、C—NH_2、C=O、COOH和基团嵌入,因而改变了材料特性。