大气压辉光放电及其在薄膜表面处理中的应用

大气压辉光放电及其在薄膜表面处理中的应用

一、常压辉光放电及其在薄膜表面处理中的应用(论文文献综述)

周鑫[1](2021)在《低温低压和常压等离子体设备的搭建及其应用研究》文中指出作为物质的第四态,人工产生的低温等离子体含有大量的电子和活性粒子,因此广泛应用于微电子、材料、汽车以及医疗等行业。低温等离子体按其工作气压可分为低压和常压等离子体。目前市场化的人工低温低压等离子体技术(无论是电容耦合还是电感耦合等离子体)由于等离子体密度较高,而且等离子体电场不可控,因此在处理材料的过程中其正离子都不可避免地会轰击材料表面从而对材料造成一定的损伤。二维半导体材料非常薄,如石墨烯和二硫化钼等二维半导体材料,其厚度仅为一个或数个原子层而已,采用等离子体对这类材料进行表面改性例如掺杂、相位调控的过程中,等离子体轰击效应会非常明显且致命。因此,开发一种等离子体密度较低、等离子体电场可控、对材料表面损伤较小的温和等离子体处理技术具有非常重要的意义。另外,低温常压等离子体在生物医疗等方面具有很大的潜力和研究意义。三阴型乳腺癌是当前唯一没有可靠治疗方法的乳腺癌,其恶性程度高、死亡率高、预后效果差,因此找到新的治疗方案有着十分迫切的需求,低温常压等离子体则是一个十分有潜力的治疗方案。本论文针对以上需求设计并搭建了一套低温低压等离子体装置即非平行板式电容耦合等离子体(CCEP)和一套低温常压等离子体(CAP)装置,分别应用于二维半导体的逐层减薄以及三阴型乳腺癌的治疗。主要开展的研究工作如下。1、基于电感耦合等离子体(ICP)技术自主开发了CCEP技术,设计并搭建了平面盘香形电感线圈,基于该线圈已知的电感、电容和电阻等数值,通过射频匹配原理确定了CCEP模式下射频电源的频率,并搭建了相应的调谐电容(1-10 nF)和匹配电容(20-56 nF),实现了CCEP容性放电和ICP感性放电模式下的稳定放电。使用朗缪尔探针法对CCEP的特性进行检测,分别测量了该系统在容性放电模式、感性放电模式以及介于容性和感性过渡区间下的电子浓度和温度并进行了系统比较。CCEP在低输入功率下实现容性放电,等离子密度极低(~109 cm-3),平均电子温度较低(0.4~0.5 eV),而且等离子体电场与衬底表面平行,使得正离子的运动被约束在与衬底平行的方向,因此等离子体轰击极弱,从而对二维半导体材料如二硒化钨(WSe2)实现了温和、可控和低损伤的刻蚀,实验结果证明CCEP不仅能实现对WSe2的逐层刻蚀,而且能大大减少等离子体轰击造成的损伤。2、搭建了类介质阻挡放电(DBD)的放电结构,能满足日常实验室细胞实验的需求,但随着实验需求的增加,该设备无法满足动物实验的要求。因此本文继续在类DBD放电结构的基础上进行优化,改成DBD放电结构搭建了CAP射流设备,并优化了电极和石英管结构,降低了设备的起辉电压并使得放电更加稳定,将优化后的CAP射流接入人体阻抗模拟电路后,检测到的电压、电流以及射流温度都能满足动物实验的安全要求,使设备满足日常实验室细胞实验和活体动物实验的需求;并测量了该射流的成分为后续研究其杀伤癌细胞机理打下基础。3、通过研究SUM149细胞在CAP介入前后的增殖变化,确定CAP对SUM149细胞有抑制作用;通过对细胞内含物的检测以及透射电镜的表征,发现CAP处理过的细胞形态不完全符合细胞凋亡的早期特征;本文检测了铁死亡特征蛋白、发现使用铁死亡抑制剂孵育细胞后能抵抗CAP对细胞的杀伤,确定CAP杀伤SUM149细胞的形式是诱导细胞铁死亡。

石颖,胡广剑,吴敏杰,李峰[2](2021)在《低温等离子体在锂离子电池材料中的应用》文中研究指明综合评述了低温等离子体技术的基本原理、常用方法及其在锂离子电池材料领域中的研究进展,重点评述了等离子体技术在锂离子电池正极、负极、隔膜及固态电解质等重要组分中的材料制备与表面改性方面的主要研究结果和应用优势,并对其所面临的挑战和未来的应用方向进行了展望.

徐雨,王超梁,覃思成,张宇,何涛,郭颖,丁可,张钰如,杨唯,石建军,杜诚然,张菁[3](2021)在《常压等离子体对柔性多孔材料表面处理均匀性的研究进展》文中研究指明柔性多孔材料在当今众多前沿科学与技术领域发挥着重要作用,其表面改性将进一步赋予其多样和优异的表面性能,拓展其在功能和智能可穿戴等领域的应用.常压等离子体技术由于低温、低能耗、高效、环保、低成本、不改变材料本体特性、易于实现卷对卷制备等优势,在应用环境、样品材料选择上展现出良好的适应性,在低熔点柔性材料大面积低成本表面处理方面具有很好的应用前景和研究价值.本文综述了近年来常压等离子体柔性多孔材料表面改性的几个实例及在新材料、新能源、环保、生物医学中的应用.探讨了柔性多孔材料常压等离子体均匀处理所遇到的稳定性及渗透性的问题与挑战.综述了本课题组在常压等离子体稳定放电、卷对卷常压等离子体多孔介质处理及内部渗透性和均匀性方面的研究工作,介绍了本课题组在常压等离子体纳米颗粒膜沉积动力学及膜结构调控方面的突破和思路.常压等离子体柔性多孔介质表面处理技术走向应用仍然存在诸多挑战,需要结合常压等离子体的放电方式及特性、处理材料的结构及加工特性、等离子体和材料的相互作用等来进行综合考虑,才能提供合理可行的解决方案.

张海宝,陈强[4](2021)在《非热等离子体材料表面处理及功能化研究进展》文中进行了进一步梳理等离子体技术在现代材料制备和表面处理过程中起着重要的作用.本文聚焦于非热等离子体(NTP)材料表面处理及功能化应用,重点综述NTP在材料表面处理及功能化过程中的最新研究进展,包括激励产生等离子体的等离子体源、NTP材料表面处理及功能化工艺以及具体应用.其中,激励产生等离子体的等离子体源包括感应耦合等离子体/容性耦合等离子体、电子回旋共振/表面波等离子体、螺旋波等离子体、大气压射流等离子体和介质阻挡放电等; NTP材料表面处理及功能化工艺包括等离子体表面接枝和聚合、等离子体增强化学气相沉积和等离子体辅助原子层沉积、等离子体增强反应刻蚀和等离子体辅助原子层刻蚀工艺等;等离子体表面处理及功能化的具体应用领域包括亲水/疏水表面改性、表面微纳加工、生物组织表面处理、催化剂表面处理等.最后提出了NTP技术材料表面处理及功能化的应用前景与发展趋势.

王雪梅[5](2020)在《常压等离子体处理对棉织物退浆的影响》文中进行了进一步梳理棉花是纺织工业中最常用的材料之一,具有良好的透气性,吸湿性和保暖性能。在棉织物的织造过程中需要上浆来减少毛羽,提高纱线强度,从而提高织造效率和质量。为了满足后续加工的要求,棉织物必须要进行退浆过程。传统的退浆方法是用强碱溶液高温进行处理,后续还需要水洗,产生的废水pH值较高,必须对废液进行中和,这会造成大量的水资源和能源浪费。纺织废水也造成了严重的环境污染,不符合节能减排的要求,也不利于纺织行业的可持续发展。因此寻找一种成本低、污染少的退浆方法是很有意义。本文采用的等离子体退浆方法是一种环境友好型技术,不需要水和化学试剂,也不会影响到棉织物自身性能。这种方法大大减少了化学药品的用量和废水排放量,降低了成本,有巨大的经济效益和环境效益。采用常压辉光放电等离子体处理技术对棉织物上的淀粉浆料进行了处理,通过改变等离子体电压、占空比、氧气流量等参数,系统地评价它们对织物失重率、退浆率、白度、毛细效应、拉伸强度、断裂伸长率等性能的影响。实验结果表明:随着占空比和氧气流量的增加,棉织物的失重率、退浆率和毛效都增大,占空比超过60%时增加速率变缓;随着处理电压的增大,失重率和退浆率逐渐增加,毛效先增加后减小;等离子体处理对织物白度、断裂伸长率的影响不大,抗拉强度略有提高。等离子体处理的最佳参数为:电压为320V,占空比为60%,氧流量为1000L/h,此时退浆率为10.46%,抗拉强度为168.4N,退浆效果均优于传统退浆棉织物。由于常压辉光放电等离子体设备加工空间较小,反应速率慢,所以采用常压宽幅等离子体装置,可以用于工业化应用。探究了等离子体放电电流和放电时间对棉织物的影响,实验结果表明:随放电电流的增加和放电时间的延长,失重率和毛效也随之增加,抗拉强度先增加再减少,退浆率随着放电电流的增加而增加,随着放电时间的增加呈现先增加后减少的趋势。综上所述,常压等离子体退浆的效果良好,节能环保,有着广阔的应用前景。

李静[6](2020)在《常压均匀弥散等离子体射流产生机理与光谱特性的研究》文中研究表明低温等离子体在生物医学、材料制备、薄膜沉积、纳米颗粒制造等领域有着重要的应用价值。近几十年来,在低温等离子体技术方面,为了提高等离子体射流工作效率,人们一直致力于研发大面积均匀弥散等离子体射流。以廉价的氩气作为工作气体,在类似于介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)的结构中,极易形成细丝,阻碍均匀弥散等离子体的形成。采用直流辉光放电获得弥散等离子体是一种行之有效的方法。然而直流(Direct-current,DC)辉光放电会在限流电阻和放电空间产生大量的焦耳热,降低能量使用效率。本文针对上述科学和技术问题,并结合现代先进光学诊断技术,探讨细丝等离子体射流的特征和局限性、细丝转变成弥散等离子体射流的有效途径,以及获得低成本、低功耗、大面积、均匀弥散等离子体射流的新方法。具体工作如下:首先,设计研发出一种大间隙圆筒-平板电极结构细丝DBD等离子体射流,并提出一种简易有效的ICCD(Intensified Charge Coupled Device)门宽设置方法,来表征等离子体射流的细节行为。等离子体射流形貌的观察表明该射流由众多放电细丝叠加而成。发射光谱检测显示沿着射流的方向,OH和Ar的光谱强度减少,但N2的光谱强度增加。比较分析发现在等离子体射流空间,工作气体氩中的水蒸气而不是环境空气中的水蒸气,在OH跃迁的光发射中起主导作用;在接地电极附近,氮的发射光谱主要是源于电子对基态或亚稳态氮的直接作用和亚稳态氮之间的碰撞;等离子体射流的转动温度小于振动温度,但远高于室温,这个特征使得细丝放电等离子体射流仅适用于处理耐高温的样品。其次,打破传统气体放电中采用降低电离率或提高预电离水平来获取均匀弥散等离子体的思维,提出细丝弥散等离子体扩展模型,研发出一种常压细丝放电弥散等离子体射流装置。等离子体射流发射光谱的检测表明,在石英管喷嘴附近,OH和Ar的发射光谱强度随着氩气流速的增大而增加,但N2的发射光谱强度在较低氩气流速时快速增加,接下来缓慢下降,最后在较高氩气流速时几乎保持不变。还发现当氩气流速为0.4 L min时,大部分活性物种聚集在喷嘴附近。在远离石英管喷嘴过程中,OH和Ar的发射光谱强度迅速减小,但N2的发射光谱能传播到一个更远的距离。OH、N2和Ar发射光谱截然不同的空间分布特征是缘于它们相应激发态OH(A2Σ+)、N2(C3∏μ)和Ar(4p)Ar(4s)不同的产生和湮灭机制。基于等离子体射流的光电学特性,并结合拉普拉斯方程数值仿真,阐释了弥散等离子体射流的形成机制:当流注靠近介质表面时,电荷聚集到介质表面,对于正半周期放电,在靠近介质表面局部区域,正表面电荷感应一个相对较高的电场;同时,放电细丝中的带电粒子在这里提供一个较高的预电离;在此局部区域,较高电场和较高预电离促成了弥散正电晕放电的形成,从而实现气体放电从细丝到弥散的转变。最后,提出一种伏安(V-I)特性调制增强气体放电理论及方法,设计研发出一种常压伏安特性调制增强非自持直流辉光放电薄状等离子体射流阵列(Laminar Plasma Jet Array,LPJA)。伏安特性理论分析和实验测试表明,在非自持放电条件下,放电腔室的并联,能增加放电截面面积、降低维持电压,使得放电从亚辉光转变到辉光放电模式,达到放电增强的目的。基于拉普拉斯方程数值仿真的电场分布显示,各放电腔室柱面圆弧电极的设计,能优化电场分布、降低各单元之间的电场差异,使得等离子体射流阵列持续稳定放电。LPJA光发射测试表明,伏安特性调制能增加射流的长度和化学活性;并联嵌套放电回路的设计和空间交替正负电极的布置,能增加等离子体射流的宽度、均匀性和紧凑性。最终实现在放电功率降低到原有65%的情况下,等离子体射流长度增加了近4倍,宽度从原有的15 mm增加到90 mm,均匀性从30%的常规水平提升到97%,从而解决了在直流辉光放电中同时获得低成本、低功耗、大面积、均匀弥散等离子体射流的瓶颈问题。

胡蝶[7](2020)在《RF-DBD常压等离子体辅助ALD/脉冲CVD沉积Al2O3纳米阻隔薄膜的研究》文中研究说明20世纪70年代,原子层沉积(ALD)技术作为一种新型化学气相沉积(CVD)方式出现了[1]。这种新型薄膜沉积技术具有成分可控制、厚度可控而引起了人们的关注。但是因为沉积速率较慢,没有得到广泛的应用。2000年以后由于微电子工业的迅速发展,超大规模集成线路应用越来越重要,ALD技术才越来越被重视。本论文利用自行设计加工的常压射频介质阻挡放电(DBD)等离子辅助原子层沉积(PAALD)设备,以金属有机源三甲基铝(TMA)为铝源和氧气等离子体为氧化源条件下,于厚度为125μm的聚酯(PET)柔性基底上生长氧化铝(Al2O3),研究对PET的阻隔性能影响。采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对纳米氧化铝膜进行了结构表征;通过椭偏仪测得Al2O3纳米涂层膜厚及折射率;利用透湿仪表征在有机薄膜PET上沉积的Al2O3层的阻隔性能。论文取得的主要结果如下:(1)对低气压射频介质阻挡放电辅助原子层沉积(RF-DBD-PAALD)和常压射频介质阻挡放电(RF-DBD)等离子体辅助脉冲化学气相沉积(Pulse CVD)技术的放电特性进行了研究。通过放电时间分辨光谱、原子发射光谱对氧等离子体诊断,对放电参数进行了优化。(2)在臭氧为氧化剂的热原子层沉积(T-ALD)、水为氧化剂的T-ALD、氧等离子体为氧化剂的低压RF-DBD-PA ALD和常压RF-DBD-Pulse CVD工艺参数分别为TMA/Ar/O3/Ar=0.1/12/0.1/14 s、TMA/Ar/H2O/Ar=0.07/15/0.05/30 s、TMA/Ar/Ar+O2 Plasma(200Pa)/Ar=0.2/15/5/12 s、TMA/Ar/Ar+O2 Plasma(1atm)/Ar=0.5/70/5/50 s时,得到以臭氧为氧化剂的T-ALD、水为氧化剂的T-ALD、氧等离子体为氧化剂的低气压RF-DBD-PAALD和常压RF-DBD-Pulse CVD沉积的Al2O3生长速率分别约为0.155、0.163、0.178和0.5 nm/cycle。(3)90℃时臭氧为氧化剂T-ALD在PET表面沉积60 nm Al2O3时水蒸气透过率(WVTR)值为0.045g/m2/day;100℃时水为氧化剂T-ALD在PET表面沉积65 nm Al2O3时Al2O3 WVTR值为0.037g/m2/day;氧等离子体低气压RF-DBD-PA ALD 80℃在PET表面沉积54 nm Al2O3时WVTR值为0.031g/m2/day;常压RF-DBD-Pulse CVD 85℃在PET表面沉积65 nm Al2O3时WVTR值为0.089g/m2/day。根据达到相同阻隔要求的温度条件,得出臭氧氧化能力高于水、等离子体产生的原子氧氧化能力高于臭氧。RF-DBD-PAALD能有效节省沉积时间、降低沉积温度、提高沉积效率。低压RF-DBD-PAALD工艺沉积氧化铝薄膜后PET的WVTR值相较于原膜5.6g/m2.day降低了181倍,常压RF-DBD-Pulse CVD Al2O3阻隔性能相较于原膜WVTR提高了63倍。

赵潞翔[8](2020)在《基于微放电的表面辉光等离子体的生成及应用研究》文中认为辉光放电生成的低温等离子体因具有放电均匀性好、活性粒子丰富、功率密度适中等优点,因此在材料表面改性、薄膜沉积、空气净化等领域都极具应用价值。但由于在大气压空气中直接形成辉光放电具有一定难度,因此严重限制了辉光等离子体的工业化应用。本文引入了微放电的概念,通过对强非均匀电场的构造及额外初始电子的提供,利用表面介质阻挡的方式,提出了一种在大气压空气中形成大面积表面辉光放电等离子体的方法。形成了多种微米级电极结构,并产生了多种形式的大面积大气压空气表面辉光放电等离子体。分析了这些结构及产生的等离子体应用于高效的、有工业化潜力的针对高分子聚合物、高性能材料表面功能化的可能性,搭建了辉光放电等离子体材料表面改性平台,讨论了电场、电极参数、处理方式等条件对放电及材料处理效果的影响。首先,提出了基于微放电的表面辉光等离子体生成的控制策略。通过仿真分析和实验研究,对表面微放电电极结构与传统宏观电极结构进行了对比分析,研究了不同尺度的电极结构对于电场分布、初始电子提供及放电路径长度的影响,得到了表面微放电电极结构有利于实现大气压空气表面辉光放电的理论特征。具体的,沿电场线路经的单调非均匀电场强度分布有利于有效控制电子崩发展密度,同时,电极的开敞式结构引起内侧的电子向外侧开敞空间的扩散作用,有利于内侧空间优先产生的电子为外侧空间提供种子电子,从而增强放电的弥散性。此外,微电极结构下强电场中的场致发射作用优先为放电空间提供了远高于传统宏观电极结构的初始电子,有利于低电压条件下实现宏观放电。其次,采用纳米级ITO导电层,形成了微米级的非绝缘型及绝缘型的两种超薄叠层电极结构。构建了两维度单方向衰减的特殊电场,在低电压下实现了空气中的表面大气压辉光放电。特别是绝缘型电极结构能够避免ITO电极损耗,增加了放电的稳定性,避免了放电过程中电极对被处理物造成的离子污染,在空气动力学和材料表面处理等领域具有广阔的应用前景。然后,提出了基于施加多电位的复合型网状表面叠层电极结构,形成大气压空气中具有良好扩散性的大面积辉光等离子体的方法。该方法能够增强空间电场强度,在小于1k V的电压条件下生成了辉光放电等离子体。通过所形成的交流变化的电场,使带电粒子由电极表面向空间扩散,增强对芳纶织物的处理作用。根据芳纶织物的表面形貌,接触角及表面能的变化可以看出,经等离子体处理后的材料表面粗糙度及表面能显着提高,处理30s后,接触角相比未处理时降低了83.85度,表面能提升了3.4倍。该方法具有放电电压低,放电均匀性好,材料处理效果好等优点,对于实现工业化的高效的芳纶织物表面改性具有良好的应用前景。最后,基于一种极细导线接触式电极结构,通过对非均匀电场的设计,实现了在大气压空气中的线状弥散放电。并提出了一种在低放电电压下的辉光放电等离子体的高效处理碳纤维织物的方法。通过这种方法,碳纤维织物直接作为电极的一部分,并在碳纤维织物表面形成强电场区域,使等离子体直接在其表面生成。本研究生成的高活性等离子体不仅能在材料表面引入大量含氧官能团以及传统空气等离子体处理方法难以引入的含氮官能团,且向其表面引入的活性基团量远高于传统碳纤维空气等离子体处理方法。还可显着提升碳纤维表面粗糙度及润湿性能。此外,探究了碳纤维织物表面电场强度及等离子体处理时间对改性效果的重要影响。为实现大气压空气中的高效、连续的大面积碳纤维表面改性的工业化应用奠定了良好的技术基础。

张潇漫[9](2020)在《宽幅大气压等离子体发生器研制及石英玻璃表面处理》文中研究指明近年来,大气压等离子体的材料表面清洗及改性的研究受到了国内外学者及各大材料公司的广泛关注。目前应用最广泛的两类大气压等离子体发生器分别是一些依据介质阻挡的方法设计的平面放电装置,以及等离子体射流。等离子体射流的优点是能够在反应器外产生一定密度的等离子体,可以高效地进行样品处理,平面介质阻挡放电装置的优点是可以产生较大的等离子体区域,更方便于实验研究。然而,这两类装置均存在一定的缺陷,首先等离子体射流最大的问题是处理面积过小,当遇到较大样品时,通常需要采用多只射流构成阵列,或单只射流反复扫描,这样做不仅困难而且耗费大量时间;而平面介质阻挡放电装置最大的问题是待处理样品的形貌会遭到设备结构的限制,当在面对有棱角的样品时,在尖端处往往会产生电弧,导致样品损坏。本文自主设计并研制了一种新型宽幅大面积大气压等离子体发生器,可有效的规避以上两种等离子体发生器的缺陷。该装置具有以下特点:(1)装置总长度为500mm,能够产生长度为400mm稳定均匀的大气压等离子体;(2)利用气流将等离子体吹出反应器外,更方便于材料处理;(3)产生的等离子体具有良好的均匀性,整个区域内没有丝状放电或电弧放电的情况。此装置需要高频高压交流等离子体电源以及大功率空气压缩机来进行驱动。在装置稳定放电时,对其进行了测试及诊断得到如下重要结果:(1)通过示波器获得了电压与电流波形图,波形具备明显的辉光放电特征。(2)测量了等离子体发射光谱,其中可以观察到N2(C-B)和N2+的谱线,计算了其中氮分子的转动及振动温度。(3)用红外热像仪测量了装置正常工作时的宏观温度,结果表明中心温度近似为室温,且并无局部过热或温度随放电时间上升的现象。利用此装置对石英玻璃基片进行了表面处理,经过处理之后,石英玻璃表面亲水性大幅提高,水滴无法单独呈半圆状立于玻璃表面,而会形成一层水膜全面的覆盖在表面。产生这样的变化最大的优点是,玻璃具有了自清洁的效果,即玻璃表面上的水膜可渗透到污垢下面将污垢浮起并带走。通过水接触角(WCA),原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)测试,分析研究了石英玻璃的表面性能,可以得出:(1)随着处理时间的增长,水接触角大幅减小,亲水性大幅提高。(2)石英玻璃表面产生大量纳米级颗粒,粗糙度显着增加。(3)XPS的结果表明,大气压等离子体可以去除表面污染如:O-H、C及N元素。综上结论,大气压等离子体处理可以有效去除石英玻璃表面的污染,并提高表面亲水性,而亲水性提高的原因主要是石英玻璃遭到等离子体处理后,表面形貌发生巨大变化以及粗糙度显着增加所致。

云倩[10](2019)在《等离子体聚合制备反渗透膜及其性能研究》文中指出反渗透是目前海水淡化和苦咸水脱盐最经济的技术之一。反渗透膜作为反渗透技术的核心,其中,通过界面聚合方法制备的全芳香聚酰胺反渗透复合膜的应用最广泛。但是传统的界面聚合工艺一定程度上限制了聚合单体的选择范围;成膜工艺较复杂;溶剂消耗大,易造成环境污染。为了开发新的膜材料,本文以聚砜(PSf)超滤膜为基底,利用低温等离子体聚合技术在基膜表面聚合一层超薄活性层,以达到脱盐目的。等离子体聚合成膜具有以下几个特点:(1)不要求聚合单体含有不饱和键或两个以上的特征官能团;(2)形成的聚合物膜与基底的粘附性较好;(3)反应过程为干式反应,不需要使用溶剂;(4)聚合物膜超薄、无“针孔”。首先利用传统的界面聚合方法制备反渗透复合膜,与后续的等离子体聚合成膜形成对比。以间苯二胺和均苯三甲酰氯分别为水、油相单体,采用界面聚合的方法在聚砜超滤膜上制备聚酰胺层。以复合膜的脱盐率和通量为评价指标,通过正交试验的方法探索界面聚合反应的影响因素与复合膜分离性能之间的关系。试验中选取了基膜截留分子量、水相浓度、油相浓度、添加剂浓度、pH、反应时间、后处理温度和后处理时间这8个因素,通过方差分析确定了最佳工艺条件为:基膜截留分子量为20000、1.5wt%间苯二胺、0.15wt%均苯三甲酰氯、0.15wt%十二烷基磺酸钠、pH=10、室温下反应40s、后处理温度70℃,时间15min。利用扫描电镜(SEM)对膜表面的形态形貌进行表征,结果表明在聚砜基膜上复合了一层聚酰胺层,复合膜表面比原膜更粗糙。以丙烯腈为聚合单体,分别采用介质阻挡放电(DBD)和射频放电两种方法产生等离子体,在聚砜超滤膜表面生成超薄聚合物薄膜。通过正交试验确定最佳聚合条件,常压等离子体聚合方式下的最优条件为:输入电压为28V,放电时间为30s,水浴温度为30℃。改性后的膜对N a Cl稍有去除但效果不显着,去除率最高只有13.9%。SEM结果表明聚合后的膜表面比原膜更加平整、光滑,膜孔有所减少但未完全消失。低压等离子体聚合方式下的最优条件为:放电电流为5 A,放电时间为5 min,接枝时长为30 min。聚合物膜对二价离子的去除效果优于一价离子。从SEM的分析结果可以看出改性后的聚砜膜较原膜孔隙有所减小,但同时也新增了针状孔。利用低压等离子体聚合技术,在聚砜超滤膜表面接枝聚合甲基丙烯酸甲酯(MMA)。通过正交试验优选出最佳制膜工艺条件:放电电流为6A,放电时间为3min,接枝时长为60min。聚合物膜对一价盐离子有较好的去除效果,脱盐率最高达67.8%,同时考察了测试液浓度和操作压力对聚合物膜分离性能的影响。采用SEM和X射线能谱分析(EDS)以获得样品表面形貌与成分的信息。结果表明,聚合物膜与原膜相比,表面出现凹凸结构,且膜表面O/C元素比有所上升。

二、常压辉光放电及其在薄膜表面处理中的应用(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、常压辉光放电及其在薄膜表面处理中的应用(论文提纲范文)

(1)低温低压和常压等离子体设备的搭建及其应用研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 等离子体概述
        1.2.1 等离子体的概念
        1.2.2 等离子体的分类和应用
    1.3 等离子体设备技术发展进程
        1.3.1 低压等离子体技术的发展
        1.3.2 常压等离子体技术的发展
    1.4 等离子体的诊断方法
        1.4.1 Langmuir静电探针法
        1.4.2 原子发射光谱
    1.5 论文主要研究内容和框架
第二章 低温低压等离子体设备的搭建和改进
    2.1 典型低压气体放电结构
        2.1.1 直流辉光放电等离子体
        2.1.2 平行板式电容耦合等离子体(CCP)
        2.1.3 微波等离子体(MP)
        2.1.4 电感耦合等离子体(ICP)
    2.2 CCEP的搭建
        2.2.1 射频电路和工作原理
        2.2.2 射频天线
        2.2.3 射频电源的选择和外控电源
        2.2.4 匹配和调谐电容
    2.3 CCEP和 ICP的比较
        2.3.1 放电亮度和稳定性
        2.3.2 电子浓度和温度
    2.4 本章小结
第三章 低温常压等离子体设备的搭建和改进
    3.1 典型CAP产生的原理和结构
        3.1.1 产生低温等离子体的气体放电方式
        3.1.2 产生CAP射流的典型构造
    3.2 CAP射流的搭建和改进
    3.3 结构改进CAP的表征
        3.3.1 伏安特性、温度特性
        3.3.2 CAP射流的光谱分析
    3.4 本章小结
第四章 低温等离子体的医学应用研究
    4.1 实验材料和方法
        4.1.1 实验材料
        4.1.2 细胞培养
        4.1.3 PAM制作方法和细胞增殖实验的检测方法
        4.1.4 生物电镜样本制备
        4.1.5 动物实验流程和CAP处理肿瘤的方式
    4.2 等离子体处理乳腺癌的效果
        4.2.1 细胞实验效果
        4.2.2 动物实验效果
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录:作者在攻读专业硕士学位期间发表的论文

(2)低温等离子体在锂离子电池材料中的应用(论文提纲范文)

1 等离子体技术基本原理
2 锂离子电池常用的低温等离子体技术
3 等离子体在锂离子电池材料制备中的应用
    3.1 基于等离子体的正极材料制备
    3.2 基于等离子体的负极材料制备
    3.3 基于等离子体的聚合物隔膜制备
    3.4 基于等离子体的固态电解质制备
4 等离子体在锂离子电池材料表面处理中的应用
    4.1 表面包覆
    4.2 表面刻蚀和掺杂
    4.3 表面官能化改性
5 总结与展望

(5)常压等离子体处理对棉织物退浆的影响(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 等离子体技术
        1.2.1 等离子体的概念
        1.2.2 等离子体的发现与认识
        1.2.3 等离子体气体放电方式
        1.2.4 等离子体的作用原理
        1.2.5 等离子体的表面处理方法
        1.2.6 等离子体在纺织上的应用
    1.3 棉织物的常用退浆工艺
    1.4 等离子退浆工艺研究进展
    1.5 本课题的研究内容与意义
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 研究意义
第二章 常压辉光放电等离子体处理对棉织物的退浆
    2.1 实验材料、药品与仪器
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验药品
        2.1.3 实验仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 酶退浆工艺
        2.2.2 常压等离子体工艺
        2.2.3 等离子工艺优化方案
    2.3 测试方法
        2.3.1 失重率
        2.3.2 退浆率
        2.3.3 润湿性
        2.3.4 白度
        2.3.5 抗拉强度
        2.3.6 扫描电镜SEM图
        2.3.7 傅里叶红外光谱图
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 等离子体处理电压对棉织物退浆效果的影响
        2.4.2 等离子体占空比对棉织物退浆效果的影响
        2.4.3 O_2流量对棉织物退浆效果的影响
        2.4.4 等离子体处理对棉纤维表面形态的影响
        2.4.5 傅里叶红外光谱图(FT-IR)分析
        2.4.6 不同退浆方法对棉织物物理性能的影响
    2.5 本章小结
第三章 常压宽幅等离子体处理对棉织物的退浆
    3.1 实验材料、药品与仪器
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 实验药品
        3.1.3 实验仪器
    3.2 实验方法
    3.3 测试方法
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 等离子体放电时间对棉织物退浆效果的影响
        3.4.2 等离子体放电电流对棉织物退浆效果的影响
        3.4.3 等离子体处理对棉纤维表面形态的影响
    3.5 本章小结
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢

(6)常压均匀弥散等离子体射流产生机理与光谱特性的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景和意义
    1.2 常压均匀弥散等离子体射流的研究现状及其存在的问题
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 大气压等离子射流的基本理论
    2.1 等离子体的基本概念
    2.2 气体放电概念
    2.3 气体放电形式
    2.4 常压等离子体射流
    2.5 常压等离子体射流光谱诊断
    2.6 本章小结
第3章 常压氩气细丝介质阻挡放电等离子体射流
    3.1 引言
    3.2 细丝等离子体射流装置设计
    3.3 细丝等离子体射流的电学特性
    3.4 细丝等离子体射流的光谱特性
        3.4.1 细丝等离子体射流的外貌特征
        3.4.2 细丝等离子体射流光谱分析
    3.5 本章小结
第4章 常压细丝放电弥散等离子体射流
    4.1 引言
    4.2 弥散等离子体射流装置设计
    4.3 弥散等离子体射流的光谱特性
        4.3.1 弥散等离子体射流外貌特征
        4.3.2 弥散等离子体射流光谱分析
    4.4 弥散等离子体射流的产生机理
    4.5 本章小结
第5章 常压伏安特性调制增强非自持放电薄状等离子体射流阵列
    5.1 引言
    5.2 伏安特性调制模型
        5.2.1 氩气放电Paschen曲线分析
        5.2.2 伏安特性调制原理
    5.3 等离子体射流阵列装置的设计
    5.4 等离子体射流阵列的性能优化
        5.4.1 外置预电离源增强非自持放电原理
        5.4.2 等离子体射流阵列稳定性提升
        5.4.3 等离子体射流阵列宽度、均匀性系数和紧凑性的提升
    5.5 伏安特性调制实验结果与分析
        5.5.1 伏安特性实验测量
        5.5.2 伏安特性调制降低放电功率和增加射流长度
    5.6 等离子体射流阵列的光谱特性
        5.6.1 伏安特性调制增强等离子体化学活性
        5.6.2 等离子体射流阵列的非平衡特性
    5.7 本章小结
第6章 总结和展望
    6.1 本论文的主要研究成果及其意义
    6.2 对未来工作的展望
参考文献
附录A 科研项目支持基金
致谢
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果

(7)RF-DBD常压等离子体辅助ALD/脉冲CVD沉积Al2O3纳米阻隔薄膜的研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 原子层沉积发展概述
        1.1.1 原子层沉积(ALD)工艺
        1.1.2 原子层沉积氧化铝(ALD Al_2O_3)薄膜的应用简述
        1.1.3 原子层沉积技术类型
        1.1.3.1 低气压热原子层沉积技术(T-ALD)
        1.1.3.2 低气压等离子体辅助/增强原子层沉积技术(PA/PE-ALD)
        1.1.3.3 大气压热原子层沉积技术(AP T-ALD )
        1.1.3.4 大气压等离子体辅助原子层沉积技术(AP-PALD)
    1.2 化学气相沉积(CVD)发展概述
        1.2.1 化学气相沉积的类型
        1.2.2 化学气相沉积过程和应用
        1.2.3 脉冲化学气相沉积(Pulse CVD)和等离子体增强脉冲化学气相沉积技术(Pulse PECVD)
    1.3 实验室前期工作简述
    1.4 论文研究的目的、意义及其主要内容
        1.4.1 论文研究目的和意义
        1.4.2 主要研究内容
2 实验设备和检测方法
    2.1 实验设备
        2.1.1 低气压原子层沉积设备
        2.1.2 大气压PA-ALD原子层沉积/大气压脉冲PE-CVD设备
    2.2 实验材料与工艺
    2.3 薄膜结构表征及性能检测
        2.3.1 椭圆偏振仪(SE)
        2.3.2 X射线衍射(XRD)
        2.3.3 傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)
        2.3.4 原子力显微镜(AFM)
        2.3.5 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.6 水蒸气透过率测试仪
        2.3.7 发射光谱测量(OES)
3 低气压下ALD Al_2O_3中不同氧化剂比较
    3.1 臭氧为氧化剂
        3.1.1 生长特性曲线
        3.1.2 薄膜的均匀性
        3.1.3 薄膜成分和结构
        3.1.4 阻隔性能
    3.2 水为氧化剂
        3.2.1 生长特性曲线
        3.2.2 薄膜的均匀性
        3.2.3 薄膜成分和结构
        3.2.4 阻隔性能
    3.3 小结
4 低气压RF-DBD-PA ALD和常压RF-DBD-Pulse CVD
    4.1 低气压RF-DBD辅助原子层沉积
        4.1.1 生长特性曲线
        4.1.2 薄膜的均匀性
        4.1.3 薄膜成分和结构
        4.1.4 阻隔性能和影响因素
    4.2 大气压RF-DBD等离子体辅助脉冲化学气相沉积
        4.2.1 生长特性曲线
        4.2.2 薄膜的均匀性
        4.2.3 薄膜成分和结构
        4.2.4 阻隔性能和影响因素
    4.3 小结
第五章 总结和展望
    5.1 本文主要研究成果与结论
    5.2 进一步工作的展望
    5.3 本文的创新之处
参考文献
作者攻读学位期间取得的研究成果
    一、 发表论文/作品
    二、 参加项目

(8)基于微放电的表面辉光等离子体的生成及应用研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 研究背景及目的
    1.2 大气压辉光放电等离子体研究现状及存在的问题
    1.3 本文主要研究内容
2 辉光等离子体的生成及等离子体材料表面改性技术
    2.1 在空气中生成大气压辉光放电等离子体的探索
    2.2 微放电概述
    2.3 等离子体材料表面改性技术
    2.4 本研究实验系统及材料选取
        2.4.1 电源系统
        2.4.2 电极系统
        2.4.3 测量系统
        2.4.4 被改性材料选择及预处理过程
    2.5 本章小结
3 基于微放电的表面辉光等离子体生成的控制策略研究
    3.1 基于微放电的表面介质阻挡电极结构的非均匀电场构建
    3.2 基于微放电的表面电极结构的电子崩发展过程分析
        3.2.1 沿电场线路径电子崩的增长
        3.2.2 负半周期时沿电场线路径电子崩的增长
        3.2.3 微放电等离子体的扩散作用
    3.3 宏观电极结构的电子崩发展过程分析
    3.4 绝缘厚度的微尺度对电子崩发展过程的影响
    3.5 表面微放电电极对初始电子的影响
    3.6 不同尺度电极放电的实验研究
    3.7 本章小结
4 基于超薄叠层电极的大气压空气表面辉光放电等离子体研究
    4.1 实验系统
    4.2 非绝缘型超薄叠层电极结构的放电过程
        4.2.1 电场分布特征
        4.2.2 微结构下的放电发展过程分析
        4.2.3 微放电过程分析
        4.2.4 非绝缘型超薄叠层电极放电特性
    4.3 绝缘型超薄叠层电极结构的放电过程
        4.3.1 电场分布特征
        4.3.2 绝缘型超薄叠层电极放电特性
        4.3.3 等离子体生成位置的验证
    4.4 面向工业化应用的绝缘型超薄叠层电极结构设计
    4.5 本章小结
5 基于施加多电位的大气压空气辉光放电等离子体生成及芳纶织物表面改性研究
    5.1 实验系统
    5.2 基于施加多电位的复合型网状表面叠层电极的电场特性分析
        5.2.1 不同电极结构的电场分布特征
        5.2.2 基于施加多电位的复合型网状表面叠层电极的电场分布特征
        5.2.3 被处理材料对空间电场的影响
    5.3 辉光放电等离子体的生成及放电特性
    5.4 芳纶织物表面改性效果
        5.4.1 表面形貌的变化
        5.4.2 表面化学成分的变化
        5.4.3 表面润湿性及表面能的变化
    5.5 本章小结
6 大气压空气辉光放电等离子体生成及C纤维表面改性研究
    6.1 实验系统
    6.2 基于极细导线接触式电极的辉光放电等离子体生成
        6.2.1 基于极细导线接触式电极的电场分布特征
        6.2.2 电极尺寸对电场分布的影响
        6.2.3 辉光放电等离子体的生成
    6.3 等离子体改性效果的研究
        6.3.1 等离子体的改性效果的静态分析
        6.3.2 等离子体的改性效果的动态分析
    6.4 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(9)宽幅大气压等离子体发生器研制及石英玻璃表面处理(论文提纲范文)

中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 等离子体与气体放电
    1.3 大气压等离子体发生器概述
        1.3.1 大气压电弧放电等离子体炬研究进展
        1.3.2 大气压辉光放电等离子体射流研究进展
        1.3.3 大气压大面积等离子体发生器研究进展
    1.4 大气压等离子体的应用
        1.4.1 大气压等离子体材料表面改性
        1.4.2 大气压等离子体生物医学方面的应用
    1.5 本文研究内容与创新点
第二章 宽幅大面积等离子体实验装置与诊断
    2.1 宽幅大面积等离子体发生器设计与等离子体放电
    2.2 等离子体电学诊断
        2.2.1 宽幅等离子体发生器电学分析
        2.2.2 不同工作气体的电学测试
    2.3 等离子体光学诊断
        2.3.1 等离子体发射光谱
        2.3.2 等离子体振动温度测量
        2.3.3 等离子体转动温度测量
        2.3.4 等离子体宏观温度测量
    2.4 宽幅大气压等离子体发生器与传统装置对比分析
    2.5 本章小结
第三章 大气压等离子体材料处理与表征
    3.1 等离子体材料处理
    3.2 材料表征方法
        3.2.1 水接触角(WCA)
        3.2.2 原子力显微镜(AFM)
        3.2.3 X射线光电子能谱(XPS)
    3.3 本章小结
第四章 石英玻璃亲水性改善变化分析
    4.1 不同处理时间下石英玻璃亲水性变化
    4.2 不同处理时间下石英玻璃表面形貌变化
    4.3 等离子体处理前后石英玻璃表面元素变化
    4.4 本章小结
第五章 高频高压等离子体电源设计研究
    5.1 高频逆变电源工作原理与状态分析
    5.2 电路设计
    5.3 高频变压器
    5.4 高频高压电源测试
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要结论
    6.2 存在问题与展望
参考文献
攻读学位期间公开发表的论文及科研成果
致谢

(10)等离子体聚合制备反渗透膜及其性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 反渗透膜的研究进展
        1.2.1 反渗透膜的发展历史
        1.2.2 反渗透膜的应用
        1.2.3 反渗透膜脱盐机理
        1.2.4 界面聚合机理
    1.3 低温等离子体技术简介
        1.3.1 等离子体的概念
        1.3.2 等离子体的分类
        1.3.3 低温等离子体的产生方法
    1.4 等离子体处理高分子材料表面
        1.4.1 等离子体处理
        1.4.2 等离子体聚合
        1.4.3 等离子体引发接枝聚合
    1.5 等离子体聚合
        1.5.1 等离子体聚合机理
        1.5.2 等离子体聚合的应用
    1.6 本文研究目的与意义
2 实验内容及方法
    2.1 试验材料及仪器
    2.2 正交试验设计方法
    2.3 界面聚合试验步骤
    2.4 等离子体聚合试验步骤
        2.4.1 常压等离子体聚合步骤
        2.4.2 低压等离子体聚合步骤
    2.5 通量及脱盐率测试
        2.5.1 测试装置
        2.5.2 测试步骤
        2.5.3 数据处理
    2.6 聚合膜SEM和 EDS表征
        2.6.1 扫描电镜分析
        2.6.2 X射线能谱分析
3 界面聚合制备反渗透复合膜
    3.1 试验方案设计
    3.2 复合膜分离性能测试
    3.3 界面聚合工艺条件对复合膜分离性能的影响
    3.4 扫描电镜分析结果
    3.5 本章小结
4 丙烯腈常压等离子体聚合改性聚砜膜的研究
    4.1 不同聚合条件对通量和脱盐率的影响
        4.1.1 输入电压的影响
        4.1.2 放电时间的影响
        4.1.3 单体水浴温度的影响
    4.2 试验方案设计
    4.3 聚合物膜分离性能测试
    4.4 扫描电镜分析结果
    4.5 本章小结
5 丙烯腈低压等离子体聚合改性聚砜膜的研究
    5.1 试验方案设计
    5.2 聚合物膜分离性能测试
    5.3 扫描电镜分析
    5.4 无机盐种类对聚合物膜分离性能的影响
    5.5 本章小结
6 甲基丙烯酸甲酯低压等离子体聚合改性聚砜膜的研究
    6.1 试验方案设计
    6.2 聚合物膜分离性能测试
    6.3 聚合条件对膜分离性能的影响
        6.3.1 放电电流对膜脱盐率的影响
        6.3.2 放电时间对膜脱盐率的影响
        6.3.3 接枝时长对膜脱盐率的影响
    6.4 聚合物膜分离层表征
        6.4.1 扫描电镜分析结果
        6.4.2 EDS能谱分析结果
    6.5 操作条件对聚合物膜分离性能的影响
        6.5.1 测试液浓度对聚合物膜分离性能的影响
        6.5.2 操作压力对聚合物膜分离性能的影响
    6.6 本章小结
结论
不足与建议
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果

四、常压辉光放电及其在薄膜表面处理中的应用(论文参考文献)

  • [1]低温低压和常压等离子体设备的搭建及其应用研究[D]. 周鑫. 江南大学, 2021(01)
  • [2]低温等离子体在锂离子电池材料中的应用[J]. 石颖,胡广剑,吴敏杰,李峰. 高等学校化学学报, 2021(05)
  • [3]常压等离子体对柔性多孔材料表面处理均匀性的研究进展[J]. 徐雨,王超梁,覃思成,张宇,何涛,郭颖,丁可,张钰如,杨唯,石建军,杜诚然,张菁. 物理学报, 2021(09)
  • [4]非热等离子体材料表面处理及功能化研究进展[J]. 张海宝,陈强. 物理学报, 2021(09)
  • [5]常压等离子体处理对棉织物退浆的影响[D]. 王雪梅. 青岛大学, 2020(01)
  • [6]常压均匀弥散等离子体射流产生机理与光谱特性的研究[D]. 李静. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2020
  • [7]RF-DBD常压等离子体辅助ALD/脉冲CVD沉积Al2O3纳米阻隔薄膜的研究[D]. 胡蝶. 北京印刷学院, 2020(08)
  • [8]基于微放电的表面辉光等离子体的生成及应用研究[D]. 赵潞翔. 北京交通大学, 2020(03)
  • [9]宽幅大气压等离子体发生器研制及石英玻璃表面处理[D]. 张潇漫. 苏州大学, 2020
  • [10]等离子体聚合制备反渗透膜及其性能研究[D]. 云倩. 兰州交通大学, 2019(04)

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大气压辉光放电及其在薄膜表面处理中的应用
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