大气压介质阻挡放电等离子体对材料表面改性及其建模研究

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1、v12I，tOB沸}：矢婆博士学位论文论文题目盔氢压佥厦堕挡越旦蔓嚣王住盟挝挝塞面丝壁丑基建搓婴煎作者姓名——三—』I_兰-_——一指导教师皿塑主煎攫学科(专业)—直尘虫王鱼鱼盘韭曼L所在学院———电皇三塑堂壁——一提交日期三墨墨盔生』i旦浙江大学博士学位论文摘要主要包括以下内容：1．研制了大气压空气DBD放电系统，并应用该系统研究了空气DBD对铜、单晶硅电极表面特性的影响。为电极优化、电源设计提供了一定的理论基础。结果表明，放电系统能实现稳定放电；空气DBD等离子体通过刻蚀、溅射、氧化和氮化等作用改变了电极表面的形貌、化学成分及润湿性：处理后，表面粗糙度增加，表面层引入氧、氮元素，且氧含量

2、高于氮含量，辅助吹氮气增强了电极表面的氧化；处理后电极表面的润湿性提高。这些表明，大气压DBD造成了电极表面的腐蚀，这将会降低电极的使用寿命。2．研究了大气压空气DBD对玻璃表面的影响，发现细丝DBD等离子体刻蚀不仅改变了玻璃表面微区的微结构而且还改变了微区的成分，这一发现对于等离子体制备新型玻璃材料具有重要意义；采用中频电源对玻璃表面激活和随后以二甲基硅油为憎水剂的憎水实验表明，放电功率和处理时间增加，表面活性(用接触角降低表示)和憎水性提高，最高憎水接触角达1050；原子力显微镜观察不同时间处理的玻璃表面，发现粗糙度增加。憎水处理的结果表明，采用中频电源DBD制备憎水玻璃是可能的，这为工

3、程上制备憎水玻璃提供了一条新的途径。3．采用中频电源空气DBD对影响聚丙烯表面改性的电源参数和电极参数的影响进行了较为全面的分析，同时还采用正交实验，分析了放电功率、处理时间和放电间隙的组合对接触角、表面氧含量和氧碳比的影响，得到了置信区间为90％的回归方程。采用X射线光电子能谱对不同处理时间和不同参数组合实验的试样进彳亍测试，结果表明，PP表面经空气DBD等离子体处理后，引入的含氧和含氮官能团可能有C．O、C．OH、C--O、O．C．O、O．C=O、C00H、O．CO．O和R-NHx、R-CONH2、NHC00H、-C=N等。采用铝一不锈钢平板电极、16kHz电源和1．5mm放电间隙研究等

4、离子体剂量对表面接触角退化性的影响结果表明，等离子体剂量的优化值为1．51d：大气压空气DBD处理聚丙烯粉体，降低分子量和熔点的结果表明，DBD能降解聚丙烯；最后，相同放电条件对不同聚合物基体表面改性的对比结果表明，所设计DBD放电系统能有效地改性聚合物表面，同时基体性质对处理结果也有影响。因为放电参数可以有效控制，所以改变放电条件可以有效控制表面的形貌、化学成分和润湿性。这些为建立大气压DBD等离子体表面改性模型奠定了基础。4．采用均匀实验设计和人工智能技术对大气压空气DBD放电参数与玻璃表面浙江大学博士论文摘要憎水性、聚合物表面亲水性变化关系建立了神经网络模型。采用测试组数据对憎水玻璃、

5、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯和聚酯的优化神经网络模型的检验结果为：绝对误差和均方根误差都小于1。，相对误差小于3％。这表明所建模型具有较高的精度．这为工业应用现场预测DBD等离子体表面改性结果提供了新的方法，具有较高的应用价值。关键词等离子体；介质阻挡放电；电源；表面改性：正交均匀设计；统计分析；神经网络模型浙江大学博士学位论文AbstractAsitisveryseriousinenergysourcestension,environmentalprotectionandgreenhouseeffect,worldwideattentionshavebeenfocusedonlow-temp

6、eratureplasmatechniquebecauseitisenergy-savingandenvironmentfriendly．Thoughthelowpressureglowdischargecanproducelow-temperatureplasma,itisnotsuitableforcontinuedautomaticprocessinginindustrybecauseitneedsthevacuBrflequipmentandspecificgases．Inordertosolvethisproblem，theatmosphericpressureplasmaSOUr

7、CeSarcdevelopedrapidly．AmongtheseplasmaSOUrceS，theatmosphericpressuredielectriebarrierdischarge(DBD)becomesallinvestigativehotspotbecauseitcanachievelargevolumelow-temperatureplasmainambientairandhaswideind