等离子体为区别于自然界常见的气、液、固三种状态以外的一种物质存在形态。等离子体是在高温、高压、低压、电磁场或高能量流等特定条件下，物质发生电离而形成含有电子、离子、分子和自由基等物质的一种非凝聚状态的统称。等离子体系中正负电荷平衡，故等离子体系统呈电中性状态。

根据等离子体系中粒子的温度，等离子体分为高温等离子体、低温等离子体两类。其中高温等离子体是指体系中的电子、离子和其他中性粒子温度高达5000-20000K，且这些粒子的温度几乎相同，在体系中呈均匀分布，也称为热平衡等离子体。高温等离子体一般在压力高于100Torr时形成，常用于陶瓷等高熔点物质的烧结、金属焊接等应用。低温等离子体一般在压力为数Torr时形成，体系中电子的温度高达10000K，离子与中性粒子的温度则低至室温，因此整个体系是一个非平衡状态。低温等离子体常用于材料表面修饰、改性。等离子体按照产生方式分为低频放电（3kHz或40kHz）、高频放电（13.56MHz）和微波放电（2.45GHz）等。

低温等离子体具有对材料表面活化或修饰官能团的作用，因为等离子体中包含自由电子、离子、原子、处于激发态的分子、自由基和紫外光等多种具有高度活性的粒子，其各自能量如表1.1所示。

材料组成中常规的化学键键能如表1.2所示。对比表1.1和1.2可发现，等离子体中粒子的能量基本高于材料中常规化学键键能，因此在这些高能粒子轰击下，材料表面可能发生化学键断裂、重组，从而达到材料表面性能改变的目的。

低温等离子体材料处理的作用主要有：

（1）刻蚀，等离子体中高速运动的粒子对材料表面轰击，材料烧蚀后在表面产生坑洼、孔洞，增加了材料比表面积并改善表面润湿性。

（2）辐射，处于激发态粒子不断地进行电子跃迁，该过程将释放多余的能量并发射光谱。处于紫外光波谱的能量非常强烈，吸附在材料表面产生自由基，达到材料性能改变的目的，或有利于后续高分子物质接枝。

（3）表面交联、修饰，等离子体中高能粒子包括电子、激发态粒子、自由基等轰击材料表面使化学键发生断裂，形成新的自由基，或通过自由基的撞击直接向材料表面传递自由基。这些自由基之间发生组合形成新的基团，实现材料表面的交联和修饰作用。

低温等离子处理技术的优势主要有：

（1）不破坏材料的本体结构，一般仅对材料表面几到几十纳米层范围进行处理。而传统化学处理或高能技术处理可深入到材料内部，导致材料本身结构被破坏。

（2）可在无其它试剂介入的情况下对材料表面进行化学官能团修饰，无需对处理后材料进行清洗，工艺简单且无试剂污染。

（3）对被处理材料的形状无要求，适用性广。

（4）处理时间短，等离子处理时间通常以秒或分钟计，效率高。