等离子体技术在金属材料表面改性中的应用

等离子体技术在金属材料表面改性中的应用

董梅花

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摘要：超材料是由亚波长结构单元构成的人工复合电磁材料,其通过结构单元中特殊电磁模式的激发,可以实现自然材料无法实现或很难实现的独特功能。含超材料的结构功能一体化复合材料更是一种兼具了某种电磁功能与结构承载功能的新型结构。随着现代航空航天技术的发展以及武器装备的不断更新换代,含超材料的结构功能一体化制件因其独特的功能特征正逐步应用于航空航天领域。本文对无机非金属材料超声检测研究进展进行分析，以供参考。

关键词：无机非金属材料；超声检测；研究

引言

金属耐磨材料在刮板输送机行业的应用已有多年，随着工作面长度的不断增加、其运输长度也已由原来普遍存在的150m左右发展到目前较为普遍的250m或者更长，同时设备也逐年向着更大的运量发展，因此刮板输送机往往需要配置比较大的功率、刮板链才能够满足设计要求，同时由于材料工业的发展，近些年来也出现了多种新兴的适用于煤矿井下或地面的耐磨材料，这些新的机遇也为刮板输送机应用新材料提供了前提。

1等离子体简介

1.1等离子体基本概念

等离子体是由气体的全部或部分电离形成的非冷凝系统，电离是指至少有一个电子与源电子或分子电子分离，将原子或分子转换成带正电荷的电离。该系统包括原子、分子、离子发生状态和亚稳态状态。系统内部正电荷和负电荷的数量相同，宏观上是中性的。

1.2等离子体工作原理

材料表面等离子体变化通常通过撞击材料表面来形成新的化学楔体，从而损坏材料表面的旧化学键。等离子体对象中每个粒子的能量参数范围见表1，表2显示了不同材料中一些化学键的键容量。大多数离子比表中的化学化合物能量更大，除了离子通过比较。这意味着等离子体包可以打破材料表面的化学键，形成新的化合物。

表 1 一些代表性化学键的键能

表 2 一些代表性化学键的键能

2 NTP 净化技术

2.1 NTP 概念及生成

通常物质由三种形式组成：气态、液态和固 态。在气体两端施加电压，当电压达到一定强度 时，气体分子被分解并电离，产生电子、离子、 激发分子、自由基等，即在聚集态内的总正负电 荷数相等，这些粒子统称为低温等离子体[3-4]。其 中产生的羟基自由基（水氧离子）是自然界已知 物质中最具活性的物质（氧化电位为 2.7 V）。羟 基自由基与有机物接触，可以以打断其碳键的方 式使其降解。利用这种技术可以净化柴油机排放 的废气，水氧离子是活性物极强的物质，甚至对 细菌和总挥发性有机化合物（To t a l －Vo l a t i le－ Organic －Compounds, TVOC）有极强的杀灭和降解 能力，它的存在周期极短、难以量化、无法储存、 无法运送，因此边生产边使用是净化应用技术的 唯一手段。目前主流的研究方向是利用介质阻挡放电（Dielectric－ Barrier－ Discharge, DBD）和电晕 放电产生等离子体，工业上主要采用电晕放电方 法，根据放电介质的不同，可以分为液相放电和 气相放电两种。

2.2类液相放电净化技术优势

气相放电净化能力低，若通过提高电压来提 高净化能力，臭氧浓度就会急剧上升，极大地限 制了产品在柴油机空燃比浮动的动态环境下的使 用。液相放电虽能直接产生大量的水氧离子，但 是高电压、大电流、高能耗以及昂贵的制造成本 限制了液相放电技术的商业应用。用液相放电净 化空气，则必须辅以加给水装置，这给安装和使 用增加了极大的不便。用于水、气净化处理的液 相放电技术目前尚在实验室开发阶段，产品迄今 也尚未问世。应用于净化领域的类液相放电技术 的发明，克服了气相放电和液相放电的缺点，解 决了其他两种方式都不具备的空气净化能力，PM 实测数据显示，已经可在未加装滤网的条件下 6 min 内减少 PM 浓度的 50%，无论 是原理还是产品都具独创性、先进性和实用性。

3等离子体技术在金属材料表面改性中的应用

3.1金属离子注入技术用途

金属复合材料高温、超温等离子体工艺包括等离子体技术的表面收集和等离子体流体的有机沉积。同位素等离子体法在有机化学中积累液体具有高度选择性，可在表面实现多种功能，而异参数等离子体技术简化了表面分布。金属表面低温被称为绝缘子渗透技术。低温下磷酸可以进一步提高金属表面的物理性能。由于离子注入技术优良，可以将金属合金集成到导体、导体和绝缘中，从而改善产品表面，提高产品的强度、压力强度和润滑性。塑料和多等轴测喷涂方法的混合产生了一种。这将去除塑料薄膜和纸板之间缺少的边，从而进一步提高塑料薄膜的服装强度。因此，该技术广泛应用于航空、航天、精密机械、表面处理、驱动性能、电流、诊断和处理等领域。材料和非反射等离子体技术，如气体反射材料表面，导致动态生态系统。但是，这种变化往往是不稳定的，并且随着时间的推移而减少。不稳定的原因有很多。这就是z .b .光活动组织与周围地面力量相互作用时会失去能量，一组动态官员反映了稳定网络结构的发展和光活动器官的转移。在超温度无关等离子体技术中，极低的、与所有材料相匹配的活性材料起着关键作用。由于电子元件的移动速度比正原子快得多，等离子体技术中改性材料的表面电子是负的，即所谓的水磁阻。快速电子器件被脸红，表示分子结构，转化为氧气瓶。共价键继续使用负电子形成塑料表面，从而严重破坏表面的化学变化。文件柜和基板是在待加工等离子体材料表面发生的相反的同时化学反应。正值和中性原子可与加工材料表面的一些基底相结合，形成小角度颗粒，腐蚀加工材料表面。中性原子和其他自由基础可以在加工材料的表面形成沉积层。铣削过程中反射的相对阻力由等离子体过程中分子氧自由基的相对组成决定。这两种反应都受到负电子耦合能量的影响。化学反应速度会随着离子的正向运动而加快吗，其中，蚀刻加工化学反应速率的增加更为显著。

    3.2等离子体引发接枝聚合表面改性研究

等离子体处理接枝聚合是将极性基团固定在材料表面的有效方法。聚合物通过等温处理引发接枝聚合，从而活化表面，形成自由基，自由基可以诱导不饱和结合单体接枝到聚合物表面。特别是在等离子体中，当空间中存在氧离子时，自由基和氧加热过氧化物，分解为自由基，产生收敛，实现表面接地变形。与化学接枝法相比，等离子体接枝聚合仅限于材料表面移植，不会为聚合气体产生互交化合物，因此不会影响材料本身的性能。为了提高纳米纤维的渗透性，采用异构体预处理方法将胶原接枝到纳米纤维表面。根据结构，胶原接枝后接触角减小，亲水性能明显改善。经分析，涉及亲水基团的引入。SEM图像控制移植后细胞增殖和通透性。他们认为，纳米纤维的这种表面渗透性得到了提高，为后续的三维支架提供了可能性。

结束语

综上所述，1）增强仿真分析技术的推广应用，结合多物理场的仿真分析，深入分析无机非金属材料的结构、组成、属性与声学特性参数之间的关系，明晰对超声传播的影响机制，建立物理与力学参数和声学特性参数的简便关系式；2）开发各种条件下的可控实验检测技术，基于可控参数实验分析，探寻无机非金属材料的声学特性与物理微观结构参数的表象和本质关系。

参考文献

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