1. Apakah plasma?
Plasma, keadaan jirim keempat, ialah bahan gas terion yang terdiri daripada atom dengan beberapa elektron dilucutkan dan ion positif dan negatif dihasilkan selepas pengionan atom. Gas terion ini terdiri daripada atom, molekul, kumpulan atom, ion, dan elektron. Penggunaannya pada permukaan objek boleh mencapai pembersihan ultra-bersih, pengaktifan permukaan, etsa, dan salutan permukaan plasma objek.
2. Bagaimana untuk mendapatkan plasma secara buatan?
Plasma boleh dijana melalui cara buatan seperti pelakuran nuklear, pembelahan nuklear, nyahcas cahaya, dan pelbagai jenis nyahcas. Pelbagai jenis plasma juga boleh dihasilkan melalui kaedah nyahcas tiruan, terutamanya termasuk: cahaya (lampu pendarfluor), arka (arka elektrik), dan nyahcas korona (sering dilihat di sekitar talian voltan tinggi). Untuk pembersihan permukaan ketepatan, pengaktifan dan pengubahsuaian permukaan, serta pemprosesan permukaan bahan biokejuruteraan, plastik, dan kertas, plasma suhu rendah yang dihasilkan oleh nyahcas cahaya, nyahcas korona dan nyahcas halangan dielektrik kebanyakannya digunakan.
Dalam medan elektrik frekuensi tinggi, molekul gas seperti oksigen, nitrogen, metana dan wap air di bawah tekanan rendah boleh terurai menjadi atom dan molekul dipercepatkan semasa nyahcas cahaya. Elektron yang dijana dengan cara ini dan atom dan molekul yang dipisahkan kepada cas positif dan negatif berlanggar dengan molekul atau atom di sekeliling, mengakibatkan pengujaan elektron dalam molekul dan atom, yang dengan sendirinya berada dalam keadaan teruja atau ionik. Pada ketika ini, keadaan jirim berada dalam keadaan plasma.
3. Apakah jenis plasma yang ada?
1) Plasma suhu tinggi dan plasma suhu rendah. Plasma suhu tinggi merujuk kepada plasma terion sepenuhnya atau diseimbangkan secara terma setempat di mana suhu elektron betul-betul sama dengan suhu ion dan gas. Suhu semua zarah adalah hampir sama. Suhu sangat tinggi, biasanya mencapai 10 6−10 8 K (kira-kira 100-100 juta darjah Celsius). Plasma suhu rendah berada dalam keadaan keseimbangan bukan haba, di mana suhu elektron jauh lebih tinggi daripada suhu ion dan zarah neutral. Disebabkan oleh intensiti berlebihan kesan plasma suhu tinggi pada permukaan objek, ia jarang digunakan dalam aplikasi praktikal, dan pada masa ini hanya plasma suhu rendah digunakan.
2) Plasma gas reaktif dan bukan reaktif. Pengelasan ini adalah berdasarkan sifat kimia gas yang digunakan untuk menjana plasma. Gas bukan reaktif termasuk argon (Ar), nitrogen (N2), nitrogen fluorida (NF3), karbon tetrafluorida (CF4), dll., manakala gas reaktif termasuk oksigen (O2), hidrogen (H2), dll. Mekanisme tindak balas pelbagai jenis gas semasa proses pembersihan adalah berbeza, dengan plasma gas reaktif menunjukkan kereaktifan kimia yang lebih kuat.
4. Apakah interaksi antara plasma dan permukaan objek?
Tindak balas kimia antara plasma dan permukaan bahan kerja agak berbeza daripada tindak balas kimia konvensional. Disebabkan oleh pengeboman elektron berkelajuan tinggi, banyak gas atau wap yang stabil pada suhu bilik boleh bertindak balas dengan permukaan bahan kerja dalam bentuk plasma, menghasilkan banyak kesan unik dan berguna:
1) Pembersihan dan etsa: Sebagai contoh, semasa pembersihan, oksigen sering digunakan sebagai gas kerja. Apabila dibombardir oleh elektron dipercepatkan, ia ditukar menjadi ion oksigen dan radikal bebas, yang mempamerkan sifat pengoksidaan yang kuat. Bahan cemar pada permukaan bahan kerja, seperti gris, fluks, fotoresist, agen pelepas dan minyak tebuk, cepat teroksida menjadi karbon dioksida dan air, yang kemudiannya dipam keluar oleh pam vakum, mencapai matlamat membersihkan permukaan dan meningkatkan kebolehbasahan dan lekatan. Rawatan plasma suhu rendah hanya melibatkan permukaan cetek (<10nm) bahan dan tidak menjejaskan sifat bahan pukal. Oleh kerana pembersihan plasma dilakukan di bawah vakum yang tinggi, pelbagai ion aktif dalam plasma mempunyai laluan bebas min yang panjang, dan kebolehan penembusan dan resapannya adalah kuat, membolehkan rawatan struktur kompleks, termasuk tiub halus dan lubang buta.
2) Pengenalan kumpulan berfungsi: Rawatan plasma bahan polimer dengan gas seperti N2, NH3, O2, dan SO2 boleh mengubah komposisi kimia permukaan dan memperkenalkan kumpulan berfungsi baharu yang sepadan: -NH2, -OH, -COOH, -SO3H, dan lain-lain. Kumpulan berfungsi ini boleh mengubah sepenuhnya substrat lengai seperti polietilena, polipropilena, polietilena, polietilena yang dienkapsulasi menjadi bahan permukaan yang berfungsi. kekutuban, kebolehbasahan, kebolehikatan, kereaktifan, dan sangat meningkatkan nilai penggunaannya. Berbeza dengan plasma oksigen, rawatan plasma suhu rendah dengan gas yang mengandungi fluorin boleh memperkenalkan atom fluorin ke permukaan substrat, memberikan hidrofobisiti kepada substrat.
3) Pempolimeran: Banyak monomer vinil, seperti etilena dan stirena, boleh menjalani pempolimeran pada permukaan bahan kerja di bawah keadaan plasma tanpa memerlukan sebarang pemangkin atau pemula lain. Malah bahan yang tidak boleh dipolimerkan dalam keadaan konvensional, seperti metana, etana, dan benzena, boleh menjalani pempolimeran silang silang pada permukaan bahan kerja di bawah keadaan plasma. Lapisan terpolimer ini boleh menjadi sangat padat dan terikat kuat pada substrat. Di negara asing, botol bir plastik dan tangki bahan api kereta disalut dengan lapisan yang padat melalui pempolimeran plasma untuk mengelakkan kebocoran mikro. Permukaan bahan polimer bioperubatan juga boleh disalut dengan lapisan padat ini untuk mengelakkan resapan bahan toksik seperti plasticizer daripada plastik ke dalam tisu manusia. Komponen optik selalunya boleh disalut dengan filem optik yang sesuai pada permukaannya melalui langkah pempolimeran plasma, untuk meningkatkan prestasi komponen optik.
4) Cantuman akibat plasma:
Proses ini melibatkan penjanaan radikal bebas aktif pada permukaan bahan polimer melalui prarawatan plasma, yang mencetuskan pempolimeran monomer vinil pada permukaan bahan. Plasma juga boleh mendorong tindak balas cantuman pada permukaan tertentu yang tidak teratur, seperti dinding dalam botol. Dengan memilih monomer cantuman yang sesuai dan mengawal keadaan tindak balas cantuman yang sesuai, sifat hidrofilik atau penolak air, lekatan, rintangan kakisan, rintangan haus, kekonduksian, selektiviti kebolehtelapan, dan biokompatibiliti bahan boleh diubah. Oleh itu, cantuman plasma adalah sangat inovatif dan mempunyai prospek aplikasi yang hebat.
