物质的第四态

在日常生活中,我们接触到的物质通常为固态、液态和气态。但等离子态却鲜为人知,即所谓的物质第四态,因为宇宙中99%的可见物质都以该状态存在。而更鲜为人知的是等离子可以通过人为方式产生,用途十分广泛。作为材料清洗和表面预处理领域的“多面手”,为后续粘接、喷涂、印刷或镀膜等工艺提供无限潜能,使其成为众多行业乃至加工过程中不可或缺的工艺环节,如汽车工程、电动交通、运输、电子制造、包装技术、消费品、生命科学、纺织品和新能源。

究竟什么是等离子?

物态是指物质在一定温度和压强条件下所处的状态。随着温度的升高,原子之间的键级就会变得不太稳定。物质可以从一种状态变化到另一种状态:如固态变成液态,以及液态变成气态。如果气体获得足够多能量,它将释放电子形成正离子。等离子是一种由离子、自由电子、激发态分子、自由基和分子碎片组成的电离气体。宇宙中充满了等离子。

等离子几乎是所有可见物质的存在形式:太阳、气体云、恒星和星系。在自然界,我们可以观测到等离子现象 ,如北极光。当地球大气层中的空气分子在太阳风等离子的激发下,会绽放出绿色、蓝色、红色和紫色等多彩光芒。火花、闪电和火焰中也都有等离子的存在。另外,它还可以在实验室中通过圆柱形或管状腔室中的高强度气体放电人工产生。放电产生的高温会蒸发所有物质并电离中性原子和分子,从而形成离子和自由电子。

等离子体的特性是什么?

等离子体的测量变量主要包括电子温度以及在紫外和可见光范围内激发的各种粒子的发射。

在大气压下预处理热敏性塑料而不造成损伤的唯一方法是使用高电子温度和低离子温度。

通过光学发射光谱(OES)可以检测到弛豫等离子体*的光学发射现象。为此,等离子体中激发的粒子在可见光(尤其是紫外光)范围内的特征发射带通过光纤传输到评估电子设备,并使用专用软件进一步处理。Plasmatreat系统的过程监控组件正是基于这种光学监控原理运行,从而确保整个等离子体过程的均匀质量。

*弛豫:等离子体过渡到基态的过程。在此过程中,先前提供的激发能量以光的形式释放到环境中。

等离子处理技术:为材料表面赋予全新性能与功能。

等离子体是一种具有高能量且不稳定的物质状态,其特点之一是高导电性。在化学性质上,等离子体具有高度反应性,能够与表面、液体或微生物发生相互作用。当它与塑料、玻璃或金属等固体材料接触时,会改变表面能量,例如从疏水性变为亲水性。因此,重要的表面特性(如粘附性和润湿性)会发生改变。这使得在工业中使用全新的(甚至非极性的)材料以及环保、无溶剂(无VOC)的涂料和胶粘剂成为可能。

如今,许多化学表面处理工艺可以被等离子处理所取代:通过等离子技术,表面可以以环保的方式进行预处理——无需任何溶剂(VOC)或产生CO2排放。使用等离子技术时,无需化学品、底漆或增粘剂。

等离子处理技术:为材料表面赋予全新性能与功能。

等离子体是一种处于高能量且不稳定状态的物质,其特点之一是高导电性。等离子体在化学上具有高度反应性,能够与表面、液体或微生物发生相互作用。当它与塑料或金属等固体材料接触时,施加的等离子能量会改变这些表面的重要特性,例如表面能量。

表面改性的针对性地应用:

金属和玻璃的超细清洗示例: 当等离子体作用于金属或玻璃时,会实现微细清洁。即使是高度敏感的表面也能完全去除不需要的物质。等离子精细清洗可以去除基材上微小的灰尘颗粒。由于纳米范围内的化学 - 物理反应,通过这种方式可以获得高质量、精确定义的表面,为后续加工提供最佳条件。在粘合、涂层、喷漆或印刷之前对表面进行精细清洗,使得使用现代无溶剂或水性系统成为可能。可以完全省去化学底漆或机械处理(如刷涂)的额外预处理。这意味着在生产过程中可以避免挥发性有机化合物(VOC)的排放。常压等离子清洗是一种干式工艺,在工业过程中具有显著优势 —— 可以立即处理所有材料,从而节省大量时间。

塑料表面活化和改善润湿性的示例: 等离子预处理是在与各种塑料接触时能改变材料表面的特性:通过与等离子接触,含氧和含氮基团被引入到通常为非极性材料的塑料表面。这些基团显著增加了表面能量 —— 即发生所谓的活化。等离子预处理实现了基材的润湿性显著改善,从而提高了附着力。因此,胶粘剂、油漆或涂料在预处理表面上附着得更好、更持久,而无需传统的预处理方法(如火焰处理或使用对环境有害的化学品)。

表面改性的有趣应用

表面活化

对不同塑料进行等离子预处理也可改变其表面特性。接触等离子体后,多数非极性塑料会获得含氧和含氮的官能团。

等离子还原

金属表面的氧化层常给焊接、粘接等工艺带来挑战。Openair-Plasma®系列创新产品REDOX®-Tool提供氧化层还原的在线解决方案。该工具利用大气压等离子体高效还原金属氧化物,无需传统助焊剂即可实现无助焊剂焊接工艺。

等离子清洗

等离子微精细清洗能清除基材上的微小尘埃颗粒。基于纳米级化学物理反应,可形成精确定义的表面,为后续加工创造最佳条件。

 

InMould Plasma®

该创新工艺能在注塑模具中直接产生等离子体,从而提高表面能,增强塑料部件的粘附力并提升其质量。

等离子涂层

等离子技术的另一应用领域是实现表面超薄涂层。通过向等离子体中添加有机硅化合物作为前驱体,可在材料表面沉积涂层。

时事通讯

我们为您持续更新有关最新动态、趋势、网络研讨会、研讨会和其他活动的信息。最新咨询与活动动态,敬请关注!

立即订阅

您是否有其他问题或具体应用?

凭借多年的客户服务经验以及与知名研究机构的成功合作,Plasmatreat在运用等离子技术实现材料连接方面拥有广博的知识储备。我们的专家熟悉各种材料的预处理流程,可与您一道选定最佳的等离子工艺。

与我们的等离子专家深入交流