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等離子體是一種高度激發(fā)的、高溫下電離氣體狀態(tài)，其中電子和正離子（即原子或分子失去一個或多個電子而帶有正電荷）以及自由電子以極高速度運動。這種狀態(tài)下的等離子體具有類似于固體、液體和氣體的某些性質，如導電性、磁性和光學特性等，因此被稱為“第四態(tài)”。

等離子體預處理幾乎適用于所有材料，其適用范圍非常廣泛。等離子體的滲透作用只會影響被處理物表皮以下1納米以下的深度，因此不會影響材料的整體性能。等離子體處理方法可以使那些不適宜通過常規(guī)方法進行改性的材料，其表面性能變得更易改變。等離子體加工是一種在封閉干燥系統(tǒng)中進行的物理處理技術，其具備較高的可靠性和安全性。相對于化學方法，等離子體加工對化學制品的消耗較少，且不需要使用危險化學品，因此不存在廢水和廢料處理問題，對環(huán)境影響較小，符合生態(tài)加工的概念。

O₂等離子體處理玻璃表面鍍膜

等離子體中的高速粒子在碰撞材料表面時，會發(fā)生物化反應，從而改變材料的表面性能。經(jīng)過O₂等離子體處理，受到高能量粒子沖擊的玻璃材料，它的表面的部分Si-O-Si橋氧鍵斷裂。這一過程產生了大量自由基，并且玻璃表面的裸露的硅氧鍵與這些自由基發(fā)生反應，生成活性官能團Si-OH，提高了玻璃的表面能。通過對玻璃表面進行XPS實驗測試，可以研究未經(jīng)處理和在80W功率、300s時間條件下經(jīng)O2等離子體處理后玻璃表面基團含量的變化。在玻璃材料中，氧原子的結合形式主要以橋接氧(Si-O-Si)的形式存在，同時也存在于結合能在為530.8eV處的Si-O-Na、Si-O-K、Si-O等玻璃網(wǎng)絡外部的形式中。硅羥基區(qū)(Si-OH)的結合能峰位置大約在533.2eV處。根據(jù)下圖1，可以注意到，532.2eV處的峰的強度明顯下降，而533.2eV處的峰的強度上升。533.2eV處的峰與532.2eV處的峰的相應面積比從1.02增加到0.72，表明等離子體處理確實增加了玻璃表面上的活性基團的數(shù)量。這是因為在等離子體處理時，橋接氧結構(Si-O-Si)被斷裂，導致裸露的Si和O懸掛鍵被羥基化。這使得硅羥基團和非橋氧結構的含量增加，證明了氧等離子體處理后玻璃基片確實能在其表面增加活性基團Si-OH含量。

圖1 氧等離子處理玻璃前后的 XPS 譜圖 (a) 處理前 ; (b) 處理后

O₂氧等離子體預處理可以使玻璃表面增加活性基團，從而增加化學結合力。在薄膜制備過程中，這種化學結合力可以使復合薄膜與玻璃基板之間的結合更牢固。通常情況下，氧等離子體預處理可以通過在氧氣等離子體中將玻璃基板暴露在氧化環(huán)境中，使得玻璃表面上的硅氧中心自由基和硅羥基基團增多。這些基團的存在可以與薄膜中的活性基團形成更牢固的化學鍵，增強薄膜與玻璃基板之間的結合力。