用于加工材料的大气压等离子体加工方法技术

用于加工材料的等离子体处理方法，包括了使材料经受基本上大气压的等离子体的步骤，从而免除了提供昂贵的真空装置和泵组件的需要，同时即使在受控的工作环境下也易于连续和快速的处理。取决于被加工的材料的不同，可以使用若干加工方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一般地用于加工材料的大气压等离子体处理加工方法。
技术介绍
众所周知，基于等离子体加工的技术或方法在大量的工业领域中 是非常重要的，并且主要在微电子领域中，它们已经变得几乎必不可少。其它有利地使用上述技术或方法的示例性领域是航天、汽车、钢 铁制造、废物处理和生物医学领域，在这些领域中，通过使用等离子 体工艺，例如能够硬化表面、改变光学性质、中和有毒物质和改进被 加工的材料的生物相容性。与例如传统的化学工艺相比，通过使所述材料经受等离子体的所 述材料的表面修整， 一般来说具有若干优点。事实上，等离子体工艺是不要求可能代表了对环境的危险的溶剂 或者化学产品的干法工艺，此外，通过上面提到的等离子体工艺提供 的修整只影响下层或基底的表面层，而不改变被加工的材料的总体物 理机械性质。大部分工业等离子体工艺，通过利用真空方法，在低压稀薄气体中(通常在10"到几十毫巴的压力下)进行。在这些条件下，获得了所谓的"辉光放电"等离子体的非常均匀的等离子体。这样的等离子体通常通过向稀薄气体施加电场而产生。电场可以是连续的或交替的电场，操作频率从微波到光辐射(激 光)频率变化。在等离子体中产生了能够与要被加工的材料的表面反应的几种类 型的离子、电子和中性基，这样的技术或加工方法是非常有优势的， 原因在于它使用了非常少量的反应性气体，并且在适合于将加工区域 与环境大气隔绝的受控环境(真空室)下进行。但是，使用真空技术的巨大限制在于除了非常昂贵之外，不允许 对目标材料进行连续加工；此外，它们需要长的等待时间，以通过特 殊设计的泵组件使加工室达到低压。就此而论，应该指出，为了对材料进行连续加工，已经提出了一 些技术性方法。根据上述方法，多个相通的真空室被保持在不同压力下，以使环 境逐渐达到目标工作压力。但是，这样的解决方案不是降低、而是增加了加工装置的总成本， 原因在于在大气压和加工室压力之间有很大的差异；此外，这样的解 决方案不易于适于高度排气的材料，诸如，例如皮毛、织物和纸材料。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供能够用于大气压应用的这种加工方法。 在上面提到的目的的范围内，本专利技术的主要目标是提供一般地用于加工材料的这样的大气压等离子体加工方法，即使需要在受控环境下进行操作也能够克服使用昂贵的真空设备和相关的泵组件的需要，同时能够便于连续的加工操作。本专利技术的进一步目标是提供一般地用于加工材料的这种大气压等 离子体加工方法，能够使用便宜得多的技术，同时提供一般来说更快 的工艺。根据本专利技术的一个方面，通过一般地用于加工材料的等离子体加 工方法来实现在下文将变得更明显的上面提到的目的和目标、以及其 它目标，其特征是所述方法包含了使要被加工的材料经受基本上大气 压的等离子体的步骤。在后文中，从下面的本专利技术的优选的但不是排他的实施例的公开， 本专利技术的其它特点和优点将变得更加明显。具体实施方式 大气压工艺大气压冷等离子体能够通过在两个电极之间施加电势差(一般从100V到几十kV)以若干方式来产生。施加的电流可以是直流电流，也可以是交流电流，同时频率可以 从微波到激光辐射频率变化。要被加工的材料可以被暴露于等离子体靠近放电的区域，即与电 极直接接触或在它们之间的中间位置(所谓的靠近工艺)，或者能够 在两个电极之间产生等离子体，然后通过气流将其在要被加工的表面 上传送(所谓的远程工艺)。因此，基底不直接暴露于放电。在实验中可以使用几种气体，诸如氮气、惰性气体、氧气、氢气、通常的氟化气体(SF6、 SOF2等等)、气态碳氢化合物(CH4、 C2H2 等等)、气态氟碳化合物(CF4、 C2F6等等)。也能够使用上述气体的 混合物。通过使用液相化合物汽化系统，还能够将上述气体与水蒸气、六 甲基二硅氧烷(HMDSO)氨蒸汽以及其它硅垸、硅氧垸、碳氢化合物 和全氟化化合物混合。能够获得在试验或实验中使用的温度和压力条件下范围高达所述 液体的饱和浓度(即在给定的温度和压力下液体处于与其蒸汽平衡的 状态的浓度)的所有气体(或气体混合物)蒸汽浓度。还能够使用适合于将液体化合物(如上所述)混合到加工气体或 固体化合物(包括微米和纳米颗粒)混合到加工气体的胶态分散(气 溶胶)产生系统。取决于被加工的材料和可能的要求，能够使用几种加工方法，其中l-在等离子体暴露步骤之前是除气步骤，其中通过使用真空室， 使样品达到从10^到10毫巴，优选为从10—3到1毫巴的限制压力。然后，用气体(或气体混合物)填充加工室，以便达到工作压力， 该工作压力通过用适当的泵系统抽气所述室来保持。2 -离子体暴露步骤是下述过程，其中通过将加工室保持在相对于外部环境过压的状态(一般来说从Patm + 0.1到1200毫巴，其中Patm是工作状态下的大气压力)下对材料(例如膜、织物、毛皮材料)进行 连续加工，以防止任何污染的发生。3 -等离子体暴露步骤代表了连续处理，其中材料通过可选地总是 保持在较低压力下的前室而被填充到加工室中。处理在略微欠压(从 800到Patm-0.1毫巴)下进行，从而防止可能的有毒气体从加工室中逸出。在过程2和3中，被提供给加工室的材料首先经受污染气体抽气系 统和/或使用惰性气体(诸如氮气)和/或加热(干燥)系统的气体清洗 内部系统，以消除由于材料吸附气体和蒸汽造成的污染。通过上述过 程，能够执行几种处理，这些处理适合于提供拒水性的、拒油性的、 气体和蒸汽阻挡、亲水性的、抗粘附-释放的、抗染色的和抗老化的性 质，以及增加印刷效率和染色能力，以及其它通常通过低压等离子体 加工方法获得的性质。通过使用扩展和集中源，进行了包括直接和远程类型的试验。例如，大气压DBD放电(即"介质阻挡放电")已经被用于上述 目的，其中等离子体在两个导体电极之间在低频下产生。一般来说，电极中的一个或两个可以涂覆有介电材料。为了进行这种处理， 一般使用包括电流源和电极系统的设备，其 中电流源一般在100 V到20 kV的电压下操作，并且AC电流基本上从DC 到10 MHz。电极系统一般包括被施加有高压的放电电极以及接地电极，它们 中的一个或两个可以涂覆有介电材料。接地电极可以包括滚轮，要被 加工的材料可以在其上连续滑动，电极之间的距离通常为几毫米。放电可以在500到1500毫巴，优选为800到1200毫巴的压力下发生， 由放电传输的被加工的材料的每单位面积的功率用所谓的"电晕剂量"来表示，其定义为:电晕剂量生成器功率W电极宽度x滑动速度(K)样品被安排在距电极够从0.1到40mm之间变化，优选为l到10mm变化的距离。样品可以由自动驱动系统以0.1到200 m/min，优选从l到100 m/min的驱动速度驱动，同时允许连续类型的加工容易地进行。样品可以被加工从1到IOO次，优选从1到10次。用于每个单独的处理的电晕剂量最大可以为3,000 W. min/m2，优选从30到1，000 W. min/m、使用的冷等离子体源的另一个示例是远程等离子体源。上述装置一般包括电接地的中空电极，其中包含高压电极，所述中空电极限定了一个空腔，加工气体被使得流过该空腔，以在被处理的表面上通过传送喷嘴对流传送在等离子体产生的化学物质。电压一般在0.2到20 KV之间变化，AC电流具有从D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一般地用于加工材料的等离子体加工方法，其特征在于所述方法包括使要被加工的材料的至少一个表面经受基本上大气压的等离子体的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳迪娅里卡迪，庖拉艾萨纳，鲁格罗阿尔弗雷多巴里尼，里卡多斯里普兰迪，斯蒂法诺杂尼妮，
申请(专利权)人：米兰比可卡大学，
类型：发明
国别省市：IT[]