1. 플라즈마란 무엇인가?
물질의 네 번째 상태인 플라즈마는 일부 전자가 벗겨지고 원자가 이온화된 후 생성된 양이온과 음이온으로 구성된 원자로 구성된 이온화된 기체 물질입니다. 이 이온화된 가스는 원자, 분자, 원자단, 이온 및 전자로 구성됩니다. 물체 표면에 적용하면 물체의 초청정 세정, 표면 활성화, 에칭, 플라즈마 표면 코팅이 가능합니다.
2. 플라즈마를 인위적으로 얻는 방법은 무엇입니까?
플라즈마는 핵융합, 핵분열, 글로방전, 다양한 형태의 방전 등 인공적인 수단을 통해 생성될 수 있다. 주로 글로우(형광등), 아크(전기 아크), 코로나 방전(종종 고압선 주변에서 볼 수 있음) 등 인공 방전 방법을 통해 다양한 유형의 플라즈마를 생성할 수도 있습니다. 정밀 표면 세정, 표면 활성화 및 개질은 물론 생명공학 소재, 플라스틱, 종이 등의 표면 처리에는 글로우 방전, 코로나 방전, 유전체 장벽 방전에 의해 발생하는 저온 플라즈마가 주로 사용됩니다.
고주파 전기장에서는 저압 하에서 산소, 질소, 메탄, 수증기와 같은 가스 분자가 글로우 방전 중에 가속된 원자 및 분자로 분해될 수 있습니다. 이렇게 생성된 전자와 양전하와 음전하로 해리된 원자 및 분자는 주위의 분자 또는 원자와 충돌하여 그 자체가 여기 또는 이온 상태에 있는 분자 및 원자 내에서 전자가 여기됩니다. 이 시점에서 물질의 상태는 플라즈마 상태입니다.
3. 플라즈마 유형에는 어떤 것이 있나요?
1) 고온 플라즈마와 저온 플라즈마. 고온 플라즈마는 전자 온도가 이온 및 가스 온도와 정확히 동일한 완전 이온화되거나 국부적으로 열 평형화된 플라즈마를 의미합니다. 모든 입자의 온도는 거의 동일합니다. 온도는 매우 높으며 일반적으로 10 6−10 8 K(섭씨 약 1억~1억도)에 이릅니다. 저온 플라즈마는 전자 온도가 이온 및 중성 입자의 온도보다 훨씬 높은 비열 평형 상태에 있습니다. 고온 플라즈마가 물체 표면에 미치는 영향의 강도가 너무 강하기 때문에 실제 응용에서는 거의 사용되지 않으며 현재는 저온 플라즈마만 사용되고 있습니다.
2) 반응성 및 비반응성 가스의 플라즈마. 이 분류는 플라즈마를 생성하는 데 사용되는 가스의 화학적 특성을 기반으로 합니다. 비반응성 가스에는 아르곤(Ar), 질소(N2), 불화질소(NF3), 사불화탄소(CF4) 등이 포함되며, 반응성 가스에는 산소(O2), 수소(H2) 등이 포함됩니다. 세정 공정 중 다양한 가스 유형의 반응 메커니즘이 다르며, 반응성 가스의 플라즈마는 더 강한 화학 반응성을 나타냅니다.
4. 플라즈마와 물체 표면 사이의 상호 작용은 무엇입니까?
플라즈마와 가공물 표면 사이의 화학 반응은 기존의 화학 반응과 상당히 다릅니다. 고속 전자의 충격으로 인해 실온에서 안정한 많은 가스나 증기가 플라즈마 형태로 작업물의 표면과 반응하여 독특하고 유용한 많은 효과를 생성할 수 있습니다.
1) 세척 및 에칭: 예를 들어 세척 중에 산소가 작업 가스로 사용되는 경우가 많습니다. 가속된 전자의 충격을 받으면 산소 이온과 자유 라디칼로 변환되어 강력한 산화 특성을 나타냅니다. 그리스, 플럭스, 포토레지스트, 이형제, 펀치 오일 등 작업물 표면의 오염 물질은 빠르게 이산화탄소와 물로 산화된 후 진공 펌프로 펌핑되어 표면을 청소하고 젖음성 및 접착력을 향상시키는 목표를 달성합니다. 저온 플라즈마 처리는 재료의 얕은 표면(<10nm)에만 적용되며 벌크 재료의 특성에는 영향을 미치지 않습니다. 플라즈마 세정은 고진공 하에서 이루어지기 때문에 플라즈마 내의 다양한 활성 이온의 평균 자유 경로가 길고 침투력이 강하여 미세관, 막힌 구멍 등 복잡한 구조의 처리가 가능합니다.
2) 작용기 도입: N2, NH3, O2 및 SO2와 같은 가스를 사용한 고분자 재료의 플라즈마 처리는 표면의 화학적 조성을 변경하고 이에 상응하는 새로운 작용기(-NH2, -OH, -COOH, -SO3H 등)를 도입할 수 있습니다. 이러한 작용기는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 완전히 불활성인 기판을 기능성 물질로 변형시켜 표면 극성, 습윤성, 결합성, 반응성을 향상시키고 용도를 크게 늘릴 수 있습니다. 가치. 산소 플라즈마와 달리, 불소 함유 가스를 사용한 저온 플라즈마 처리는 불소 원자를 기판 표면에 도입하여 기판에 소수성을 부여할 수 있습니다.
3) 중합: 에틸렌, 스티렌과 같은 많은 비닐 단량체는 다른 촉매나 개시제 없이도 플라즈마 조건에서 공작물 표면에서 중합을 겪을 수 있습니다. 메탄, 에탄, 벤젠 등 기존 조건에서는 중합할 수 없는 물질이라도 플라즈마 조건에서는 가공물의 표면에서 가교 중합이 일어날 수 있습니다. 이 중합된 층은 매우 조밀하고 기판에 강력하게 결합될 수 있습니다. 외국에서는 플라스틱 맥주병이나 자동차 연료탱크 등을 플라즈마 중합을 통해 이렇게 치밀하게 코팅해 미세누출을 방지하고 있다. 생체의학 고분자 재료의 표면도 이 조밀한 층으로 코팅되어 가소제와 같은 독성 물질이 플라스틱에서 인체 조직으로 확산되는 것을 방지할 수 있습니다. 광학 부품의 성능을 향상시키기 위해 광학 부품은 종종 플라즈마 중합 방법을 통해 표면에 적절한 광학 필름으로 코팅될 수 있습니다.
4) 혈장 유도 접목:
이 공정에는 플라즈마 전처리를 통해 폴리머 재료 표면에 활성 자유 라디칼을 생성하는 과정이 포함되며, 이는 재료 표면에서 비닐 모노머의 중합을 촉발합니다. 플라즈마는 병의 내부 벽과 같은 특정 불규칙한 표면에 접목 반응을 유도할 수도 있습니다. 적절한 그래프팅 단량체를 선택하고 적절한 그래프팅 반응 조건을 제어함으로써 재료의 친수성 또는 발수성, 접착력, 내식성, 내마모성, 전도성, 투과성 선택성 및 생체 적합성을 변경할 수 있습니다. 따라서 플라즈마 이식은 매우 혁신적이며 적용 가능성이 높습니다.
