等离子体方法实现金属管件内表面改性研究进展

综述了近年来国内外利用等离子体方法实现金属管件内表面强化的研究进展. 介绍了几种管件内表面等离子体源离子注入和沉积技术，并对其优缺点分别加以分析. 详细介绍了中国科学院物理研究所等离子体物理实验室先后提出的几种等离子体源离子注入方法用于金属管件内表面改性的原理、技术特点及最新研究进展. 力图展望管件内壁离子注入技术研究的发展前景.     

管型材料离子注入内表面改性研究进展

利用在管材中心引入同轴接地电极并在金属管材上加脉冲负偏压以产生径向离子加速电场,实现了金属管材内表面离子注入。目前国内外还有其它一些技术手段实现材料内表面改性,如脉冲放电爆炸金属箔注入、离子束溅射沉积、等离子体化学气相沉积法等。这些实验方法所遇到的主要问题是离子注入沿轴向不均匀、膜与基底结合不牢。在原实验方法基础上,又提出了一种新的方法——栅极增强等离子体源离子注入法。实验结果表明：此方法不但可以大大提高离子注入沿轴向的均匀性,而且可以实现气体离子和金属离子两种离子的共同注入。     

等离子体源离子注入装置中离子到达靶表面的…

等离子体源离子注入，是将待注入的靶直接浸入等离子体源中，靶上施加一系列负高压脉中，离子在变化的电场中获得能最后注入靶中，建立了离子的蒙特卡罗模拟模型，考虑了离子与中性粒子的电荷交换碰撞和弹性散射，模拟了不同气压下氮离子到达靶表面的能量分布和入射角分布。     

CPP膜的等离子体表面改性

利用空气等离子体对CPP膜表面进行化学改性，并以水和乙二醇为参考液体测量CPP膜表面的接触角，利用Kaelble公式计算其表面能，研究工作压力和处理时间对改性的影响及改性后的时效性。实验结果表明，CPP膜表面经等离子体改性后，其表面接触角显著减少，表面能明显增加，润湿性得到改善；随着放置时间的延长，这些良好的性能会逐渐退化，10d后，回到改性前的状态。     

聚乳酸膜表面氨等离子体改性

为研究氨等离子体对聚乳酸膜表面进行改性以及改性时发生的化学变化，采用接触角和XPS来表征．实验结果表明，氨等离子体能对聚乳酸膜表面进行改性，氨主要以-NH-CO-或C-N和-NH3^ 基团形式接枝在聚乳酸膜表面的链段上，并且随着等离子体处理时间从5min延长到20min，聚乳酸膜表面N元素的含量也从3.2％增加至5.2％(P=80W，而接触角则随聚乳酸膜表面接枝上亲水性极强的-NH3基团含量而变化．     

等离子体技术与生物材料的表面改性

简述了等离子体聚合和表面处理技术特性，并对近年来，采用等离子体技术改善生物材料表面性质的研究和应用状况作了综述．     

等离子体源离子注入柱形空心阴极内表面的蒙特-卡罗模拟

采用蒙特—卡罗方法对柱形空心阴极的氮离子(N ,N2 )注入进行了研究,考虑了氮离子与中性原子的电荷交换和弹性碰撞,计算了氮离子在不同压强下鞘层内表面的能量分布及角分布.     

一种新的等离子体源及其在纺织材料表面改性中的应用

这里主要的工作就是采用并建立介质阻挡放电装置。在此基础上，使用空气和氩气两种工作气体进行等离子体放电，对等离子体放电电流和放电电压等参数进行较为系统的测量和诊断。由此找到适当的等离子体放电条件。这样，选择1mm宽的放电间隙，获得了较为理想且均匀的等离子体，并用其对大豆纤维进行表面改性。从扫描电镜等测试结果显示，改性后大豆纤维的表面性能有明显改善。     

WC—Co硬质合金的MEVVA源离子注入表面改性研究

采用了卢瑟福背散射，俄歇电子能谱和Ｘ射线衍射等现代表面分析技术，研究了Ｔａ离子米注入和Ｔａ＋Ｃ双注入的钴粘结碳化钨硬质合金表面的微化学和微结构变化。在此基础上，进行了进口和国产的ＷＣ－Ｃｏ刀具的Ｔａ注入和Ｔａ＋Ｃ双注入的表面改性研究，取得了明显的应用效果。     

射频等离子对聚四氟乙烯表面改性研究

以氢气做为气源,利用射频电感耦合的方式产生等离子体,对聚四氟乙烯膜表面进行处理。处理后材料的接触角下降显著,表面能增加,润湿性得到很大提高。实验结果显示了在不同处理时间、不同功率、不同压强条件下对处理结果的影响。     

充液旋压内螺旋翅片铜管的表面加工质量

对内螺旋翅片铜管的高速充液旋压成形加工进行了系统研究,着重分析了充液旋压过程中对加工质量影响最大的两个因素－－旋压量及润滑状况。通过金相显微观察,对不同旋压量及润滑状况下加工的内螺旋翅片铜管旋压区塑性变形的特点作出了分析。     

Research progress in the inner surface modification of metal tubes by plasma processing

The recent progress in inner surface hardening of tubes by plasma processing is summerized. Several techniques of inner surface plasma source ion implantation and deposition are introduced, and their advantages and disadvantages are discussed. The basic principles, technical features and new progress of inner surface plasma source ion implantation methods for metal tubes, which were developed in our laboratory, are described in detail. And perspectives of the future technical development for inner surface ion implantation of tubes are presented.     

有机硅生物材料微波等离子体表面修饰

讨论了烯丙胺单体微波等离子体连续放电对有机硅弹性体表面修饰的影响,通过改变温度和压力条件,研究其对表面修饰层化学性质、物理性质及生物相容性的影响.结果表明,温度、压力对表面修饰层胺浓度有较大的影响.随着压力增加,胺浓度减少;中等温度使胺浓度提高.根据细胞吸附、生长实验可知,烯丙胺等离子体修饰后,表面的生物相容性有很大的改善.     

低温等离子体在材料表面改性中的应用

概要介绍了目前低温等离子体在材料表面改性方面的研究进展。材料的许多特性,如金属的表面硬度、耐腐蚀、耐磨擦,聚合物的表面浸润性、亲性性、粘附性以及生物功能材料的生物相容性等,决定了材料的应用。低温等离子体并不改变材料的板材特性而仅影响材料的表面特性。对金属如不锈钢等用氮气等离子源离子注入,可以在表面形成Fe2N,Fe3N和Fe4N的铁的氮化物,提高表面的硬度和耐腐蚀性能;氧气、氮气等离子体会在聚合物材料表面形成微针孔结构,改善其浸润性、粘附性;用等离子聚合法在生物材料表面聚合高分子材料,如氧化对二甲苯可以降低血小板的吸附。因此,低温等离子体在材料的表面改性方面有很好的应用前景。     

微波等离子体用于橡胶表面改性处理的研究

作者提出了一种微波低温微波等离子体对橡胶表面进行改性处理的方法，并分析了橡胶表面改性处理的工作机理。通过橡胶表面接触角和光电子能谱（XPS）的测定，发现经微波等离子体处理后的橡胶试片，其表面湿润性得到显著改善，表面极性基团大大增加。拉伸剪切强度试验显示，经微波等离子体处理后的橡胶试片与粘合剂和粘合强度显著增大。     

液体电极沿面放电高效灭活大肠杆菌

利用液体电极沿面放电等离子体反应器,对大肠杆菌的灭活效果进行了研究.考察了曝气量、初始含菌量和初始pH值等因素对大肠杆菌的存活细菌群落总数(cfu)的影响.实验结果表明:大肠杆菌的存活细菌群落数随初始含菌量、处理时间的增加而减少.弱碱性条件有利于大肠杆菌的灭活.反应系统中,曝气量对大肠杆菌灭活效果影响很大.在曝气量为4.5 L/min,电源频率7 kHz,电压6 kV条件下,500 mL初始含菌量为107cfu/mL的大肠杆菌菌液,放电处理5 min,可将全部大肠杆菌杀灭.本研究为液体电极沿面放电反应器在细菌灭活方面的应用提供参考.     

图像配准算法在炮管内膛检测中的应用

针对火炮身管内膛表面质量检测,提出一种基于相位相关的图像配准算法,对检测过程中采集到的火炮身管内膛图像进行无缝拼接,以全面、清晰地展现身管内膛表面图像。应用于研制的火炮身管内膛检测仪,实验结果表明,该算法拼接快速,效果理想。     

等离子体引发接枝聚合丙烯酰胺对聚乙烯表面改性的研究

研究了等离子体引发单体接枝聚合对聚合物的表面改性.选取聚乙烯为聚合物底材接枝丙烯酰胺,研究了接枝反应条件对接枝率的影响规律.反应温度愈高,接枝率愈大,当反应温度达到溶液的沸点时,接枝率急剧增大;随着单体浓度的增大,接枝率几乎呈现出线性增长的趋势;接枝率随反应时间的延长而增大.溶剂对接枝反应有较大的影响.当体积比R(R=V(H2O)/V(CnH2n+1OH))为零(即选用醇作为单一溶剂)时,选用乙醇和异丙醇作为溶剂时,接枝率不为零,而选用甲醇作为溶剂时,接枝率为零.在相同体积比情况下,选用(醇+水)混合溶剂时接枝率的变化规律是:(异丙醇+水)≥(乙醇+水) ＞(甲醇+水).衰减全反射红外光谱分析表明了丙烯酰胺单体接枝到聚合物薄膜样品表面.