[发明专利]大气压下大间隙均匀介质阻挡放电等离子体表面处理装置

说明书

本发明涉及一种大气压下大间隙均匀介质阻挡放电等离子体表面处理装置，包括封闭反应容器、设置于所述封闭反应容器内的工作电极以及与所述工作电极连接的纳秒脉冲电源(1)，所述工作电极包括多个外层覆盖电极介质(6)、交替分布的低压电极(4)和高压电极(3)，相邻电极间设置有用于固定待处理材料的固定槽(7)，所述封闭反应容器包括进气口(2)和出气口(5)，所述进气口(2)和出气口(5)之间形成S型气体流动通道。与现有技术相比，本发明能够实现放电间隙大于5mm的均匀介质阻挡放电且在放电过程中可以通入适当气体，同时，还具有放电间隙大、放电功率大、常压操作、对材料表面处理均匀等优点。

技术领域

本发明属于大气压均匀介质阻挡放电等离子体和新材料合成领域，尤其是涉及一种大气压下大间隙均匀介质阻挡放电等离子体表面处理装置。

背景技术

近年来，随着科技的发展，具有特殊表面性质的材料越来越广泛的应用在各种领域。而表面改性技术是在保持材料本事性质的前提下，赋予材料新的特性。现有的表面改性技术包括臭氧处理法、紫外辐照法、等离子体处理法、高能辐射、化学接枝等方法，其中等离子体处理方法由于具有成本低、效果好、时间短等优点而受到广泛关注。

常见的常压等离子体放电类型包括电晕放电、电弧放电和介质阻挡放电。而电晕放电太弱、等离子体数量少、效率低、材料表面改性效率低；电弧放电极不均匀、局部功率密度太高、产生高温损坏设备和材料；大气压下介质阻挡DBD又分为丝状流注放电模式和均匀放电模式，当电极距离超过一定范围后放电空间存在大量高能量密度的电流细丝，但是这种高能密度的电流细丝是不均匀的，这也限制了DBD在很多工业领域的应用前景，研究表明丝状放电并不是DBD在大气压下的唯一表现形式，当电极间的距离较近或者在一定条件下，DBD也可以表现为均匀、稳定的无细丝放电模式，称为大气压均匀DBD或大气压辉光放电。因此通过改变电源类型、电极结构和阻挡介质等条件，可以实现空气中大间隙均匀DBD或改善放电的均匀性，通过改变条件获得的间隙均匀介质阻挡放电能够很好的应用在材料表面处理上。

现有的等离子体对材料表面改性的装置多为辉光放电等离子体。肖飞鹏等(CN107973923A)公布了一种表面改性胶粉及其制备方法，但这种设备需要调节并维持真空腔的绝对真空度为20-80Pa，操作条件比较苛刻，增加了生产过程的难度和成本。郑熔镐等(CN104955884A)发明了一种聚四氟乙烯表面亲水性改性方法，实现了大气压下改性材料表面的亲水性，但是此发明的电极间距较近，对处理材料的形状、厚度等有所限制，不利于大规模生产。郭宏飞等(CN107135597A)公布了一种大气压空气中产生大间隙、大面积均匀放电等离子体的装置及使用方法，虽然该设备能够在大气压下产生大间隙的均匀等离子体，但是该发明的电极结构不利于大面积板材的处理，改性设计也不能满足不同材料对不同气体的特殊需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种大气压下大间隙均匀介质阻挡放电等离子体表面处理装置，实现了大气压下大间隙均匀介质等离子体的产生，提升材料表面的处理效果。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种大气压下大间隙均匀介质阻挡放电等离子体表面处理装置，包括封闭反应容器、设置于所述封闭反应容器内的工作电极以及与所述工作电极连接的纳秒脉冲电源，

所述工作电极包括多个外层覆盖电极介质、交替分布的低压电极和高压电极，相邻电极间设置有用于固定待处理材料的固定槽，

所述封闭反应容器包括进气口和出气口，所述进气口和出气口之间形成S型气体流动通道。

进一步地，所述封闭反应容器由不锈钢、石英玻璃、钢化玻璃、陶瓷、刚玉、聚四氟乙烯或环氧树脂中的一种材料制成。

进一步地，所述封闭反应容器的壁厚为1-5cm。

进一步地，所述相邻电极间的距离为0.1-1.5cm。