等离子体是除固、液、气外自然界物质存在的“第四态”，是由原子、分子、电子、离子以及自由基等多种粒子组成的集合体，整个体系内部正负电荷数量相等，因此整体呈电中性。自然界中的极光、闪电以及夜空中的满天繁星等都是等离子体现象。等离子体本质是一种被电离了的气态物质，其构成体电子、离子等都具有一定的能量，当它们与材料表面发生作用时会将自身的能量传递给材料表面的原子和分子，发生复杂的化学及物理变化，从而改变了材料表面的润湿性、粘结性、表面能等。

等离子表面处理原理

等离子体对材料表面的作用原理有许多理论解释，如表面分子链降解理论、氧化理论、氢键理论、交联理论、臭氧化理论以及表面介电体理论等，但其对材料表面发生反应机理可概括为3步：

(1) 空气中的少数自由电子在高电压电场中被加速而获得较高动能，在运动时必然会撞击到空间中的其他分子。被撞击的分子同时接收到部分能量，成为激发态分子而具有活性。

(2) 激发态分子不稳定，又分解成自由基消耗吸收的能量；也可能离解成离子或保留其能量而停留于亚稳态。

(3) 自由基或离子在材料表面反应时，可形成致密的交联层；等离子体与存在的气体或单体发生聚合反应，沉积在材料表面形成具有可设计的涂层；等离子体与表面自由基或离子发生反应形成改性层。

等离子表面处理作用

等离子体与材料表面作用过程很复杂，不同类型的等离子体反应过程不相同，与参与反应的粒子、等离子体状态参数、表面的材料、材料表面的状态有关，还有表面在反应器中作为电极，器壁或样品，都将影响着等离子体与表面相互作用过程。等离子体对材料表面的作用大致有4种：表面清洗；表面刻蚀；表面交联和形成具有新化学结构的表面。

作用过程有可能在表面引入特定官能团，产生表面刻蚀，形成交联结构层或生成表面自由基，这些作用一般不是单一的，往往某种作用为主，几种作用并存。

1）表面清洗

等离子清洗又称为干法清洗，是在射频电源的激发下，将氧气、氩气等工艺气体激发成离子态，进而与待清洗工件表面的杂质发生化学物理反应，生成挥发性的产物，从而达到清洗目的。

2）表面刻蚀

等离子体表面处理会对材料产生刻蚀作用，其原因大体有两种，一是等离子体中的电子、离子等活性粒子撞击材料表面引起的溅射侵蚀(主要是惰性气体)，二是等离子体中的化学活性种对材料表面的化学侵蚀(反应性气体）。

3）交联反应

被处理材料表面的自由基部分也会互相发生反应，在材料表面生成一种致密的交联层，这样就可以强化表面层，提高材料的耐磨性、黏着性及耐化学品性。

4）形成新化学结构

如果放电气体为可反应性气体，如N₂、0₂、C₂H₄等，在活化了的材料表面将会发生复杂的化学反应。因此，新的化学结构与放电气体密切相关，选择合适的放电气体是材料表面改性的关键一步。

低温等离子表面处理技术（Low temperature plasma technology，以下简称等离子体）对高分子材料表面的处理通常是利用Ar、O₂、N₂、空气等气体经低压辉光放电产生激发态的原子、分子、自由基和离子等作用于材料表面。等离子体对材料表面的作用主要有：清除表面弱边界层、表面刻蚀、表面交联、在材料表面引入特定官能团。在改性过程中几种作用都有可能同时发生并相互竞争，使材料的力学性能和表面能发生改变或者获得较亲水的表面。