資源描述:
《介質(zhì)阻擋放電ppt課件.ppt》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、1CompanyLogoCopyright?byARTCOMPTAllrightsreserved.介質(zhì)阻擋放電等離子體材料表面改性周晴20100250812512等離子體的分類1、按等離子焰溫度分:(1)高溫等離子體:溫度相當(dāng)于108~109K完全電離的等離子體,如太陽、受控?zé)岷司圩兊入x子體。(2)低溫等離子體:熱等離子體:稠密高壓(1大氣壓以上),溫度103~105K,如電弧、高頻和燃燒等離子體。冷等離子體:電子溫度高(103~104K)、氣體溫度低,如稀薄低壓輝光放電等離子體、電暈放電等離子體、DBD介質(zhì)阻擋放電等離子體、索
2、梯放電等離子體等。2等離子體的分類2、按等離子體所處的狀態(tài):(1)平衡等離子體:氣體壓力較高,電子溫度與氣體溫度大致相等的等離子體。如常壓下的電弧放電等離子體和高頻感應(yīng)等離子體。(2)非平衡等離子體:低氣壓下或常壓下,電子溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體溫度的等離子體。如低氣壓下DC輝光放電和高頻感應(yīng)輝光放電,大氣壓下DBD介質(zhì)阻擋放電等產(chǎn)生的冷等離子體。33低溫等離子體的發(fā)生技術(shù)直流輝光放電低頻放電等離子體高頻放電等離子體非平衡大氣壓等離子體放電介質(zhì)阻擋放電44介質(zhì)阻擋放電介質(zhì)阻擋放電是有絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種氣體放電。介質(zhì)可以覆蓋在電極上
3、或懸掛在放電空間。這樣當(dāng)在放電電極上施加足夠高的交流電壓時(shí),電極間的氣體即使在很高的氣壓下,也會(huì)被擊穿而形成所謂的介質(zhì)阻擋放電。這種放電看似均勻穩(wěn)定,但實(shí)際上它有大量細(xì)致的快脈沖放電通道,通常放電空間的氣體壓強(qiáng)為104Pa-105Pa或更高。55介質(zhì)阻擋放電的電極結(jié)構(gòu)66在大氣壓下(105Pa),這種氣體放電呈現(xiàn)微通道的放電結(jié)構(gòu),即通過放電間隙的電流由大量快脈沖電流細(xì)絲構(gòu)成。電流細(xì)絲在放電空間和時(shí)間上都是無規(guī)則分布的。這種電流細(xì)絲也稱為微放電。每個(gè)微放電的時(shí)間過程都非常短促,壽命不到10ns,而電流密度卻很高。在介質(zhì)表面上微放電擴(kuò)
4、散成表面放電,這些表面放電呈現(xiàn)明亮的斑點(diǎn),大的可達(dá)幾個(gè)毫米。78空氣中微放電在介質(zhì)表面斑點(diǎn)的照片8介質(zhì)阻擋放電的機(jī)制當(dāng)電極兩端加上交流電壓時(shí),在半個(gè)周期內(nèi),可以認(rèn)為是直流放電。在第一個(gè)電子雪崩通過放電間隙的過程中出現(xiàn)了相當(dāng)數(shù)量的空間電荷。他們聚集在雪崩頭部。9由于電子運(yùn)動(dòng)速度快,電子集中在雪崩的球狀頭部,正離子滯后于電子而在雪崩的后部。這樣就產(chǎn)生了一個(gè)自感電場(chǎng)疊加在外電場(chǎng)上,同時(shí)對(duì)電子產(chǎn)生影響。9介質(zhì)阻擋放電的機(jī)制10這個(gè)電場(chǎng)將會(huì)向陰極傳播。在傳播過程中原子和分子得到進(jìn)一步的電離,并激勵(lì)起向陰極傳播的電子反向波。這樣一個(gè)導(dǎo)電通道能
5、非??斓耐ㄟ^放電間隙而造成氣體的擊穿。當(dāng)氣體被擊穿,導(dǎo)電通道建立后,空間電荷在放電間隙間輸送,并積累在介質(zhì)上。這時(shí)介質(zhì)表面電荷將建立起電場(chǎng),直到將原來的外加電場(chǎng)削弱為零,以至于中斷了放電電流。10介質(zhì)阻擋放電的特點(diǎn)11介質(zhì)阻擋放電(DBD)能夠在大氣壓下產(chǎn)生大體積、高能量密度的低溫等離子體,不需要真空設(shè)備就能在室溫或接近室溫條件下獲得化學(xué)反應(yīng)所需的活性粒子,相對(duì)于其他材料表面改性方法來說,DBD等離子體材料表面改性具有獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。DBD等離子體材料表面改性時(shí)的作用深度范圍從材料表面下幾納米至幾百納米,能在不影響基體性能的前提下
6、改善材料表面的物理化學(xué)性能。同時(shí),該項(xiàng)技術(shù)還具有工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),十分適合大規(guī)模連續(xù)化工業(yè)應(yīng)用11空氣中介質(zhì)阻擋放電對(duì)聚丙烯進(jìn)行表面改性12聚丙烯(PP)具有優(yōu)良力學(xué)性能、電氣性能和耐化學(xué)腐蝕性能,因而被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、電工、化工和包裝等工業(yè)領(lǐng)域。但PP膜的表面能較低,導(dǎo)致其表面的親水性、粘結(jié)性、可印性和可染性等性能較差,這大大限制了其應(yīng)用范圍。12實(shí)驗(yàn)裝置及參數(shù)1313實(shí)驗(yàn)裝置及參數(shù)14實(shí)驗(yàn)在敞開的空氣環(huán)境下進(jìn)行的,實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度為20度,實(shí)驗(yàn)裝置如上圖所示。電源采用幅值在0~20kv范圍內(nèi)、頻率在1kHz~100
7、kHz范圍內(nèi)可調(diào)的交流電源。上下電極均為直徑50mm的圓形鋁電極,厚度為1.75mm、直徑為80mm的石英玻璃分別覆蓋在電極表面作阻擋介質(zhì),氣隙可調(diào)范圍為0~5mm.改性時(shí),固定電源外加電壓為15kV,頻率為10kHz,氣隙距離為1mm。14改性材料選厚度為0.5mm的商用pp薄膜。處理前先將材料剪成60mm×60mm大小,再將其放入丙酮中清洗并浸泡10min,去除其表面污物,取出后先用蒸餾水洗凈表面殘留丙酮,再用酒精清洗并浸泡10min,最后,用蒸餾水沖洗后放在敞開空氣中自然晾干后,放入放電空間進(jìn)行處理。151616測(cè)試手段17
8、接觸角測(cè)量在處理后立即進(jìn)行,每次測(cè)量的液滴大小為2uL,為了減小測(cè)量誤差,每一樣品在處理后選取不同的位置各測(cè)8次取平均值。處理前后PP膜表面的化學(xué)成分通過XPS分析。處理前后PP膜的表面形貌通過掃描電鏡觀察。17測(cè)試手段1818等離子表面改性存在老