常压空气辉光放电的形成和介质阻挡放电聚合物表面处理研究

论文摘要

大气压放电因为其操作简单应用方便而一直是气体放电的研究重点。通常情况下,大气压放电呈现电晕、火花、弧光和流光放电形态,电晕放电可控性比较好,但放电强度比较低,而其他放电形式的可控性都比较差,而且放电不均匀,放电通道能量密度比较高,等离子体温度高,在许多应用领域都受到极大限制,所以在大气压条件下产生辉光放电是一项非常有价值的研究工作,这样的研究不仅可以扩展气体放电物理的研究,从物理上更加深入了解气体放电的规律与本质,也使得气体放电的应用领域得到极大拓展。本论文的主要工作是采用电晕增强的方式,在快速气流吹动的情况下产生空气辉光放电,研究其中辉光放电的稳定性机理与放电模式转化的规律,研究气流在稳定空气辉光放电中的作用;采用水电极直流放电方式,形成空气中空锥状类辉光放电形式,研究了各参数对放电稳定性的影响,通过放电发射光谱的测量,计算了放电等离子体N2的振动温度与转动温度;采用纳秒脉冲放电方式,在放电空间加入纵向绝缘介质,形成纳秒脉冲在空间上扩散的空气类辉光放电形式。采用介质阻挡放电形式,用大气压放电等离子体处理聚乙烯薄膜,改善其表面能,提高表面结合力;采用介质阻挡大气压放电等离子体处理亚麻布品,通过改变表面形貌与表面化学结构,并进一步对改性后的表面进行接枝,提高上染率。通过研究,在空气中实现了稳定运行的负电晕增强辉光放电模式,得到了气流吹动、放电间隙对放电稳定性的影响规律,得到从电晕到辉光再到火花放电的过渡规律,探讨了辉光放电的稳定性机制;分析研究了中空锥状放电模式的形成机理,分析研究了放电等离子体的电子温度与密度随放电参数的变化规律;用成像与光谱法分析研究了纵向介质对于形成扩散的大面积纳秒脉冲空气辉光放电的影响与其中的物理机制;放电等离子体处理后的聚乙烯薄膜的表面能得到极大提高,这种提高是在改善其表面形貌与化学结构的基础上得到的;经过处理的亚麻,其表面的形貌与化学结构也得到极大变化,从而促进了丙烯酸的接枝率,最终提高了上染率,但染色不均匀的问题比较突出,有待于做进一步的研究工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 大气压放电主要分类及应用
• 1.1.1 电晕放电与应用
• 1.1.2 丝状放电及应用
• 1.1.3 电弧放电及应用
• 1.2 大气压辉光放电研究
• 1.2.1 大气压辉光放电产生与稳定
• 1.2.2 大气压介质阻挡辉光放电
• 1.2.3 电晕增强大气压辉光放电
• 1.2.4 电阻性介质阻挡放电
• 1.2.5 微空心阴极放电
• 1.2.6 低温等离子体炬
• 1.2.7 脉冲大气压放电研究
• 1.3 大气压介质阻挡放电聚合物表面处理
• 1.3.1 介质阻挡放电等离子体技术
• 1.3.2 介质阻挡放电的基本特性
• 1.3.3 介质阻挡放电改性聚合物的前提
• 1.4 本章小结
• 1.5 论文选题
• 2 多针对板电晕增强空气辉光放电研究
• 2.1 实验设备
• 2.2 实验过程
• 2.3 电晕到辉光与辉光到火花放电的转变
• 2.4 气体流速对辉光放电形成及稳定性影响
• 2.5 放电间隙对放电稳定性的影响
• 2.6 高速气流对辉光放电稳定性影响的机制探讨
• 2.7 本章小结
• 3 水电极空气直流中空锥状类辉光放电
• 3.1 放电装置介绍
• 3.2 放电的基本特性
• 3.2.1 锥状中空空气类辉光放电
• 3.2.2 电极极性对放电的影响
• 3.3 放电参数对放电的影响
• 3.3.1 放电电流对放电的影响
• 3.3.2 电极间距对放电的影响
• 3.3.3 铜电极尺寸对放电的影响
• 3.3.4 水电极电导率对放电的影响
• 3.4 放电的光谱诊断
• 3.4.1 氮分子的振动温度
• 3.4.2 振动温度随放电参数的变化
• 3.4.3 氮分子的转动温度
• 3.5 小结
• 4 纳秒脉冲空气类辉光放电的形成
• 4.1 实验
• 4.2 结果和讨论
• 4.3 小结
• 5 介质阻挡放电亚麻与聚乙烯表面处理研究
• 5.1 低温等离子体表面处理的基本过程与反应机理
• 5.2 介质阻挡放电等离子体的电特性与发光特性
• 5.3 空气介质阻挡放电亚麻表面处理改善接枝率
• 5.3.1 实验所需仪器、样品与试剂
• 5.3.2 实验过程
• 5.3.3 接枝共聚物的表征
• 5.3.4 接枝率的评定与影响因素
• 5.4 空气与氮气介质阻挡放电聚乙烯表面改性以提高表面能的研究
• 5.4.1 实验过程
• 5.4.2 实验结果
• 5.4.3 分析与讨论
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 论文工作创新点摘要
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 致谢