低溫氧等離子體中有豐富的活性粒子，在材料處理改性中有著重要的應用。氧等離子體處理技術是一種省時又環(huán)保的方法用于對各種基材和幾何形狀的表面改性。它可以在很短的時間內(nèi)提高材料表面的物理和化學特性，例如導電性和生物相容性等。與強酸處理方法相比，氧等離子體處理可以輕松的對薄膜或半導體材料進行表面改性，并且這種結(jié)構(gòu)比散裝材料有更大的比表面積，因此該方法更適用于納米材料的處理。經(jīng)過氧等離子體處理引入反應性氣體，在納米材料表面發(fā)生化學反應，形成新的官能團，例如羥基、羧基等與表面自由基、形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)層使得材料表面特性發(fā)生突變，進而獲得新的化學結(jié)構(gòu)。經(jīng)氧等離子體處理后使得更多的含氧基團引入可以顯著改善材料表面與生物分子之間的相互作用，增強了電極表面活性位的數(shù)量，從而明顯提升材料的反應活性，改善電化學傳感器檢測的電學和光學特性等。
氧等離子體處理機工作原理：
與其他低溫等離子體類似，低溫氧等離子通過氣體放電獲得，其中放電方式主要有直流電場放電和射頻放電等。其中，射頻放電是一種在低溫低氣壓狀態(tài)下的放電技術，使用射頻放電可獲得電離度與密度較大的氧等離子體，因而廣泛應用于實際生產(chǎn)中。
氧等離子體處理機其工作原理為在密閉空間以及低壓狀態(tài)下，使用射頻電源施加能量，將通入密閉空間的氣體離子化，由電場加速離子化粒子之間的撞擊產(chǎn)生等離子體。借由高能量的離子或高活性的原子，能夠?qū)⒈砻嫖廴疚镒搽x或形成揮發(fā)性氣體，以達到表面清潔改性的目的。
圖1.1所示為我司低溫氧等離子體處理機結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可知，本處理機采用電容耦合的內(nèi)部電極放電結(jié)構(gòu)。當上電極接入射頻功率時，上下電極之間交替發(fā)射的電子，經(jīng)過電場加速之后撞擊低真空環(huán)境中的氧氣分子。
氧等離子體處理機結(jié)構(gòu)示意圖
不同氣體的等離子處理效果不同，當前主要使用的氣體包括氧氣（O2）、氫氣（H2）、氬氣（Ar）等。
氧等離子：高能量的氧離子可以燒除表面的有機物，清洗速度快、效果明顯，但是可能會氧化材料。
氫等離子：以激發(fā)態(tài)自由基氫氣去除金屬表層氧化物。
氬等離子：氬離子質(zhì)量大，在電場加速的狀態(tài)下通過撞擊動力濺射去除污染物，或是裂解有機物的化學鍵，形成氣體揮發(fā)，還可以去除金屬氧化膜，然而清洗效果較弱。
氧等離子體處理機的作用：
清洗作用
氧等離子體可以清洗材料表面的有機污染物，氧等離子體清洗有機物的原理是利用放電形成的等離子體或等離子激活的化學活性物質(zhì)與材料表面進行化學反應，等離子體中的活性氧與材料表面的有機物進行氧化反應，氧等離子體與材料表面有機物作用，生成CO2等揮發(fā)性分子，增強材料表面的粘附性能，提高表面的親水性。
氧等離子體清洗有機污染物
提高表面含氧基團的濃度
氧等離子體處理，就是通過等離子體的高能量以及氧氣的強氧化性，在材料表面發(fā)生改性反應，
經(jīng)過氧等離子體處理后材料表面原有基團發(fā)生斷裂，自由基增加，與氧等離子體生成含氧基團。
高分子材料表面經(jīng)氧等離子體處理的表面變化
等離子體處理技術在改善材料比表面積、增加官能團、提高材料潤濕性能等方面有作用顯著。氧等離子體處理材料后,材料表面引入含氧極性基團,形成氧化層,等離子體處理材料后也會刻蝕材料表面,使材料表面的粗糙度增大,從而使復合材料表面的潤濕性能得到較大改善,而不改變處理后的材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 。等離子體處理過程中，不會像電鍍、化學鍍等方法一樣產(chǎn)生對大氣造成污染的三廢物質(zhì)，是一種很環(huán)保的表面處理手段。
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