多孔表面介质阻挡放电等离子体对PTFE表面活化的参数研究：气体成分与工艺参数对润湿性调控的影响

《Vacuum》：Parametric study of plasma surface activation of PTFE by Multi-hollow surface DBD atmospheric pressure plasma generated in air, H 2/N 2 gas mixture and oxygen: Influence of process parameters

本文系统研究多孔表面介质阻挡放电（MSDBD）大气压等离子体在不同工作气体（空气、H2/N2混合气、氧气）条件下对聚四氟乙烯（PTFE）的表面活化作用。通过水接触角（WCA）、表面自由能、X射线光电子能谱（XPS）和原子力显微镜（AFM）分析表明，等离子体处理可显著提升PTFE润湿性，其中H2/N2等离子体效果最优且几乎无疏水恢复现象，展现了MSDBD技术在聚合物表面改性领域的工业应用潜力。

　　

材料

纯聚四氟乙烯（特氟龙，PTFE）薄膜（厚度0.1毫米）购自捷克TYMA CZ公司，作为实验基底。未处理的PTFE薄膜被切割成小样本用于后续等离子体处理。实验前仅使用压缩氮气除尘，未进行其他表面预处理。

等离子体系统

本研究采用多孔表面介质阻挡放电（MSDBD）对PTFE薄膜进行表面改性。MSDBD等离子体单元......

等离子体诊断

三种工作气体产生的MSDBD等离子体的光学发射光谱如图2所示（波长范围200-1100纳米）。空气等离子体主要由N₂(C³Π_u–B³Π_g)第二正带系、N₂(B³Π_g-A³Σ_u⁺)第一正带系和N₂⁺(B²Σ_u⁺-X²Σ_g⁺)第一负带系组成。H₂/N₂混合气体的等离子体光谱与纯氮气等离子体非常相似，但光谱强度显著降低。

结论

本研究采用MSDBD等离子体系统在三种工作气体（压缩空气、H₂/N₂混合气、纯氧气）中对PTFE薄膜进行表面处理。通过水接触角（WCA）、表面自由能、XPS和AFM测试分析了PTFE表面性质。三种气体均能显著降低PTFE的WCA（10秒处理后润湿性......）