分段式的大功率远程等离子体源系统设计

目前远程等离子体源系统普遍存在输出功率低、系统负载适应范围窄和生成等离子体浓度不稳定等问题,该文基于对TCP型腔体的放电模式和负载特性分析,提出一种分段式的大功率远程等离子体源系统,改进的功率电路提高了电源输出功率,分离的点火回路简化了电路设计并提高自由度,分段的控制策略极大程度的提高了系统负载适应范围,可电离多种气体和更宽范围气体流量。通过实际样机测试,验证了此系统方案设计的可行性,为等离子体电源设计提供了参考价值。

远程等离子体改善PVC生物填料表面性能的研究

通过4种远程等离子体(Ar、He、O2、N2)对PVC填料进行表面改性,采用接触角测量和X射线光电子能谱分析(XPS)等手段,分析了改性前后PVC填料表面结构性能,评价了在等离子体表面改性中电子、离子、自由基的影响.结果表明,PVC表面经远程等离子体处理后,其表面润湿性和表面化学成分均发生变化,在最佳表面改性条件(放电功率60W,放电时间3min,Ar气流量为20cm3/s在距放电区40cm)下,PVC表面的(O+N)/C即从7%增加到22%,表面的水接触角从97°下降到15°以下.改性后的PVC填料表面生物膜形成速度加快,生物量显著增加.

HEMA远程等离子体聚合改性聚丙烯表面的结构及亲水性能

采用甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)的远程等离子体聚合方法对聚丙烯(PP)表面进行改性,以聚合量、浸水失重、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和水接触角等测试手段,研究了远程距离对改性表面的化学结构、形态结构及亲水性的影响。结果表明,随着远程距离的增加,由于等离子体中高能粒子的轰击、刻蚀作用减轻,HEMA逐渐从气相聚合过渡到表面聚合过程,改性表面的聚合量、酯基及羟基等基团含量、线性结构聚合物含量和表面亲水性能等随之提高,远程位置28.8cm样品表面保留的HEMA单体的羟基结构最多,接触角下降至18.6°。

远程等离子体处理对聚四氟乙烯表面的功能化改性

采用远程氩等离子体对聚四氟乙烯(PTFE)膜进行了表面改性研究,通过接触角测定仪、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等手段,分析研究了改性后材料表面结构、性能的变化。结果表明:PTFE表面经远程氩等离子体处理后,表面微观形态和表面化学成分均发生了变化,且处理效果优于常规氩等离子体。远程氩等离子体可以在一定程度上抑制电子、离子的刻蚀作用,强化自由基反应,使材料表面获得更好的改性效果。经远程氩等离子体短时间(100s)处理后,PTFE表面的F/C比例从1.97降至1.44,O/C比例从0.015增至0.086;表面的水接触角从108°减小到53°;表面自由能从22.4×10-5N·cm-1增加至52.3×10-5N·cm-1。

远程Ar等离子体对聚四氟乙烯膜的表面改性

研究远程 Ar等离子体对聚氟乙烯 (PTFE)膜表面蚀刻和亲水性的影响 .将远程等离子体与常规等离子体处理工艺对 PTFE膜表面改性效果进行对比 ,结果表明 ,远程等离子体对基体材料表面具有更好的改性效果 .X射线光电子能谱 (XPS)分析表明 ,远程 Ar等离子体处理后的 PTFE膜在空气中氧化后可以在其表面引入更多的含氧基团 .推断其结构为C—O— C,O—C=O或

远程氮等离子体改性活性炭纤维及其吸附性能研究

采用远程等离子体方法对活性炭纤维(ACF)进行表面功能化改性。研究了放电参数(放电时间、氮气压力、放电功率)与远程位置对ACF减重率及吸附性能的影响。结果表明,远程氮等离子体中的电子、离子对试样的刻蚀作用被抑制,远程等离子体改性后的ACF比未改性的ACF以及放电区的吸附剂对结晶紫的去除效果要好。ACF经过远程氮等离子体改性后。表面出现羧基,增加了其表面酸性含氧官能团,从而增强了对碱性染料结晶紫的吸附能力。当氮气压力10 Pa、放电功率60 W、放电时间100 s时,在远程区80 cm处经改性后的ACF的吸附性能最佳。

远程氩气等离子体引发接枝丙烯酸改性聚丙烯微孔膜的研究

采用远程氩气等离子体对聚丙烯(PP)微孔膜进行表面亲水处理,并引发接枝丙烯酸单体实现永久亲水改性。研究了放电参数及样品位置对于亲水性及接枝率的影响,并运用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和光电子能谱(XPS)对等离子体处理后的微孔膜进行了表面分析。实验结果显示等离子体功率对处理后的微孔膜的表面亲水性和接枝率有较大影响:在低功率时,放电中心位置的微孔膜经等离子体处理后亲水性最好,同时该位置的接枝率也相应最大;而在高功率时,则是距放电中心20cm位置的微孔膜的亲水性和接枝率优于其他位置。红外光谱显示在低功率时膜表面有羧基生成,而在高功率时则仅生成醛基酮基羰基。对于高功率等离子体处理后的PP微孔膜,SEM结果显示在放电中心位置的膜表面有丝状胶合现象发生,XPS结果显示在距放电中心20cm位置处的膜表面含氧量增加最多。

远程氧等离子体对大肠杆菌的灭菌效果与机理研究

采用Langmuir双电子探针和电子自旋共振诊断技术分别定量测定了远程氧等离子体场中各活性物种的分布.考察了远程氧等离子体对医用聚四氟乙烯表面大肠杆菌的灭活作用,并通过对灭菌后菌悬液蛋白质泄漏量、脂质过氧化物生成量及细菌DNA电泳图的测定分析了其灭菌机理.结果表明:远程氧等离子体中的电子、离子浓度随远程距离的增大迅速降低,30 cm后接近于0,而自由基浓度则相对降低缓慢,40 cm处仍为初始浓度的70%;远程氧等离子体60 s内的灭菌效果值在放电区可高达3.42,在远程距离40 cm以内也均在3.32以上,符合消毒灭菌的要求;电子、离子对细菌细胞膜的快速刻蚀及自由基对胞膜中多价不饱和脂肪酸的攻击分别是放电区及远程30cm后灭菌的主要原因.氧等离子体中紫外光的灭菌效果微弱.

远程氧等离子体改性聚四氟乙烯表面润湿性与表面结构的研究

研究了远程氧等离子体改性聚四氟乙烯(PTFE)的表面润湿性与表面结构的关系.用已知表面张力的液体测定接触角,采用Zisman曲线法求得试样的临界表面张力γC,利用扩展的Fowkes公式计算试样表面自由能γS及其分量γdS(色散力)、pγS(偶极矩力)和γhS(氢键力)的变化,并与远程氧等离子体中活性物种的分布进行相关性分析.结果表明:氧等离子体处理的PTFE表面润湿性是由表面自由能中极性分量(γpS+γhS),尤其是氢键力hSγ的大小决定的,而与表面能态没有特定关系;氧等离子体场中活性物种混合存在和较纯的高浓度自由基氛围均有利于极性分量(γpS+γhS)的增加,但表面自由能的变化则主要受电子、离子浓度的影响.X射线光电子能谱分析表明,经氧等离子体处理后,PTFE表面C—F键断裂形成的自由基与空气中的氧反应生成C—O和C=O活性基团,氧含量增大,使表面润湿性提高.

远程氩等离子体处理聚四氟乙烯表面的过氧自由基

聚四氟乙烯膜经远程氩等离子体处理,暴露于空气中,在其表面生成了过氧自由基,研究了等离子体处理条件对生成过氧自由基的影响。结果表明,在远程氩等离子体放电时间100 s、放电功率100 W和氩气流量20 cm3/min的条件下,可获得的最大过氧自由基浓度是2.87×10-11 mol/cm2;过氧自由基可作为引发接枝聚合反应的活性点。

远程氩等离子体表面改性对聚氯乙烯润湿性的影响

在理想管式反应器中,利用等离子体中各种活性粒子(电子、离子、自由基)具有不同存活寿命的特点,在距等离子体放电区一定距离处形成高浓度自由基氛围,即远程等离子体.运用远程氩等离子体对医用聚氯乙烯(PVC)进行了表面改性,采用扫描电子显微镜观察、接触角测量和X射线光电子能谱分析等手段,研究了改性前后PVC表面结构、性能的变化,并分析了远程氩等离子体和常规等离子体处理效果不同的原因.结果表明:PVC表面经远程氩等离子体处理后,表面微观形态和表面化学成分均发生了变化,且处理效果优于常规氩等离子体.远程氩等离子体可以在一定程度上抑制电子、离子的刻蚀作用,强化自由基反应,使材料表面获得更好的改性效果.经远程氩等离子体短时间(3 min)处理后,PVC表面的[w(O)+w(N)]/w(C)从0.07增大到0.22,表面的水接触角从107°减小到20°.

利用远程Ar等离子体引发聚四氟乙烯膜接枝丙烯酸的研究

利用远程Ar等离子体对聚四氟乙烯(PTFE)膜进行预处理,与空气接触氧化后接枝丙烯酸(AA).用碘化钠法测定膜表面过氧基团的浓度,探讨等离子体放电时间和功率对膜表面过氧基团浓度的影响,以及过氧基团浓度对接枝率的影响.通过接触角测定分析了接枝PTFE表面的亲水性变化,利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和X射线光电子能谱图(XPS)对接枝膜进行结构表征.研究结果表明:在放电功率为100 W、放电时间为100 s和氩气流量为20 cm3/min的条件下,过氧基团浓度为2.87×1013个/cm2;过氧基团越多,越有利于AA在PTFE表面发生接枝反应;随着接枝率的增加,PTFE表面接触角呈下降趋势.

远程氩等离子体提高PVC生物填料挂膜性能的机理研究

采用接触角测定、电子扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)研究了远程氩等离子体表面改性前后PVC填料表面结构性能的变化,以揭示远程氩等离子体提高PVC生物填料挂膜性能的机理,并对表面改性前后PVC填料进行了细菌挂膜试验.同时,利用“远程等离子体”场,评价了等离子体表面改性中电子、离子、自由基的贡献.结果表明,远程氩等离子体可以通过将含氧基团和含氮基团引入PVC填料表面,使其表面极性改变,提高表面润湿性能,使得填料的挂膜性能提高,从而增强了PVC填料的生物亲和性,加强了微生物的附着、固定作用.远程氩等离子体可以在一定程度上抑制电子、离子的刻蚀作用,强化自由基反应.

远程氧等离子体灭菌对基质材料表面性能的影响

在特定的远程氧等离子体灭菌条件下，通过接触角测定、质量损失率计算、微生物培养和体外凝血实验，考察了染菌载体医用聚四氟乙烯（PTFE）表面的物理、化学及医学使用性能在灭菌前、后发生的变化，并通过X射线光电子能谱进行了表面分析．结果表明：远程氧等离子体灭菌在载体PTFE膜表面引入了含氧极性基团并取代了F元素，从而使PTFE表面的亲水性在距放电中心0～40cm范围内得到明显增强，且随距离的增加，表面受损程度得到了有效抑制；PTFE膜表面的生物相容性在灭菌后有较大幅度的增强，并在距放电中心40cm处获得了最佳改善效果；亲水性是影响PTFE表面生物相容性好坏的关键因素，而与刻蚀度没有特定关系，只有当亲水性与刻蚀度达到最佳的平衡状态时，才能使生物相客性得到最大程度的改善．

远程氩等离子体改性膜固定化脲酶的研究

利用远程Ar等离子体技术引发聚四氟乙烯(PTFE)膜表面接枝丙烯酸,并以此膜为脲酶的固定化载体。研究结果表明:在放电压力20 Pa、放电功率100 W、放电时间100 s的等离子体处理条件和接枝温度70℃、接枝时间50 h、单体体积分数26%的接枝条件下,PTFE膜表面丙烯酸接枝量为131.7μg/cm2;固定化脲酶接枝密度随PTFE膜接枝丙烯酸(AA)量的增加几乎呈线性上升,固定化酶活性开始随PTFE膜接枝AA量的增加而增加,随后趋于平缓增加。同时评价了固定化酶膜的稳定性,并对接枝膜和固定化酶膜的结构进行了表征。

远程氩等离子体对医用聚四氟乙烯表面灭菌与改性的研究

目的研究远程氩等离子体对医用聚四氟乙烯(PTFE)表面的灭菌及改性。方法通过载体定量灭菌实验测定远程氩等离子体对PTFE表面大肠杆菌的杀灭效果,并利用接触角测量、质量损失率计算和X射线光电子能谱分析(XPS)研究灭菌前后PTFE表面结构、性能的变化。结果在放电功率100 W,放电时间120 s,氩气流量20 cm3/min的条件下,远程及常规氩等离子体均可有效灭活大肠杆菌(GE≥3.769);但经远程氩等离子体灭菌后,PTFE表面的亲水性(水接触角为58.5°)明显优于常规氩等离子体灭菌后的PTFE表面(水接触角为70.5°),同时受损及降解程度低(表面质量损失率仅为11.8%)。远程氩等离子体可以在一定程度上抑制电子、离子的刻蚀作用,强化自由基反应,对PTFE表面的脱氟作用更强,从而引入更多的含氧基团。结论远程氩等离子体在有效杀灭大肠杆菌的同时,可使PTFE表面获得更好的改性效果。

远程氧等离子体灭活大肠杆菌的研究

研究放电等离子体灭活大肠杆菌的效果。采用远程氧等离子体反应器,分别考察探究放电功率、处理时间、氧气流量、远程距离及有机污染物对灭菌效果的影响,并观察灭菌前后大肠杆菌的显微结构。结果表明在100W,60s,40cm3/min条件下,远程氧等离子体的杀菌效果值在距放电区0、20、40cm处分别为3.42、3.38和3.32。有机物浓度升高,灭菌效果急剧下降。结论为氧等离子体在距放电区040cm内均能有效灭活大肠杆菌,但有机污染物影响较大。氧等离子体场中高能粒子的刻蚀作用是导致细菌死亡的主要原因。

远程氩等离子体表面灭菌研究

研究了射频放电远程氩等离子体对材料表面金黄色葡萄球菌的灭活效果及动力学,并结合等离子体场中活性粒子的分布状态,分析了灭菌机理.结果表明:远程氩等离子体的灭菌效果强烈依赖于等离子体处理条件,且随处理时间的延长,不同放电距离处的灭菌速率均分为3段逐渐减慢,并在放电功率100W、放电时间240s、氩气流量20cm3/min、真空度22Pa的条件下,在距放电中心0～30cm范围内可实现对金黄色葡萄球菌的有效灭活(灭菌率≥99.9%);在高放电功率下且氩气电离充分时,带电粒子(电子、离子)对菌体表面强烈的刻蚀作用是氩等离子体灭活金黄色葡萄球菌的主要原因,自由基对细菌的杀灭力小于带电粒子,而低放电功率下的灭菌则是由氩等离子体场中紫外光的作用所致.

远程氩等离子体对聚偏氟乙烯超滤膜的表面改性

利用朗缪尔探针和发射光谱法诊断远程氩等离子体,确定了离子密度和活性粒子的分布规律,以预测最佳改性区域;采用远程氩等离子体改性聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,设计正交实验探究远程氩等离子体处理改性效果的最优工艺组合,并通过水接触角表征超滤膜改性前后的亲水性能;利用扫描电镜和X射线光电子能谱表征膜表面的形貌和化学成分变化,并通过拉伸性能测试表征改性后PVDF超滤膜强度。最后,通过海藻酸钠(SA)过滤实验评价膜改性前后过滤性能及抗污染性能。实验结果表明,远程氩等离子体改性的最优条件为,射频功率90 W、处理时间90 s、压强20 Pa、距放电中心40 cm处;PVDF超滤膜表面通过远程氩等离子改性后,其表面通过引入含氧、含氮基团提高了其表面亲水性能,水接触角从95.63°降至62.19°,且改性后的PVDF超滤膜最大拉伸强度由403.11 gf/cm^(2)增至为439.37 gf/cm^(2)。通过SA过滤实验,改性后的PVDF超滤膜具有良好的过滤性能和抗污染性能,其水通量和SA通量分别从123.36 L/(m^(2)·h),49.08 L/(m^(2)·h)增至151.98 L/(m^(2)·h),68.10 L/(m^(2)·h),截留率从77.35%增至87.25%,总污染率从72.50%降至60.20%。

非常规低温等离子体处理技术及对聚合物膜材料表面的改性

介绍了脉冲等离子体、远程等离子体和低温常压等离子体等3种非常规低温等离子体处理技术的原理和方法。结合与常规等离子体处理特点的比较，对它们在聚合物膜材料表面改性领域的研究与应用作了评价，着重介绍了对膜表面的化学结构和亲水性的影响。