氧等离子体处理技术是一种有效的界面改性手段，是一种省时又环保的方法用于对各种基材和几何形状的表面改性。氧等离子体处理（oxygen plasmatreatment）是指在氧气（O₂）气体环境下，对氧气进行电离，轰击，从而形成各种含氧气体对材料表面进行物理和化学改性的方法，它可以在很短的时间内提高材料表面的物理和化学特性，例如亲水性和生物相容性等。

氧等离子体处理原理

等离子体在放电的过程中，会产生高能电子。这是由于气体中出现了自由电子，自由电子可以从外加电场中获取能量，从而与某个气体分子发生非弹性的碰撞，进而将能量传向该分子，使得该气体分子的外表层电子脱离核的束缚，进而产生更多带正电的离子和自由电子。氧分子通过高速运动电子的冲击下以及在光电效应的作用下，会发生碰撞、离解、电离以及复合效应，从而形成氧等离子体。在氧等离子体中存在着多种微粒，主要有正离子、负离子、O⁺、O₂⁺、O^-、O₂^-、O₃^-、基态微粒、激发态微粒等，这些活性基团极其不稳定，很容易重新组合成新物质。

氧等离子处理过程中，这些气体的原子不直接进入高分子材料的分子链中，而是其等离子体中的高能粒子轰击高分子材料表面。在对材料表面作用过程中，可使材料表面产生大量自由基或引入特定官能团，在高分子材料表面产生刻蚀作用或致密交联结构。

氧等离子体按照对材料表面改性方式的不同，作用原理可以分为以下几种：

氧等离子体刻蚀

氧等离子体对高分子材料表面产生刻蚀作用后，会引起材料表面产生凹坑或起伏，使材料表面变得粗糙并且伴有化学键的断裂。产生刻蚀作用的情况有两种。一种是惰性气体等离子体中的高能粒子流在材料表面产生溅射；另一种是等离子体中的化学活性粒子与高分子材料产生相互作用，可引起高分子材料及表面化学键的断裂，如图1所示。

图1 氧等离子体刻蚀示意图

氧等离子体清洗

氧等离子体清洗是利用氧等离子体的强氧化化学作用“烧掉”有机污染层。其基本原理如图2所示。

图2 氧等离子体清洗示意图

有机污染物的去除过程可以用下列化学式来表示:

1) 首先利用等离子的原理将气体分子激活

O₂→O+O+2e^-

O+O₂→O₃

O₃→O+O₂

2) 然后利用O，O₃与有机物进行反应，达到排除有机物的目的

有机物+O，O₃→CO₂+H₂O

经过氧等离子体的清洗，有机污染层被彻底烧掉，材料表面的润湿性大大增加。

氧等离子活化

氧等离子体中自由基冲击材料表面时，可在材料表面生成大量的活泼自由基。这些链自由基与体系中的其他游离自由基结合时，可在材料表面植入羟基等含氧官能团，使其表面亲水。氧等离子体处理后，高分子材料表面上所引入的新基团，其会变得更不稳定，表面能会得到一定程度的增加，材料处于一种高能的不稳定状态。由于所有物质都会自发降低能量来增加自身稳定性，经氧等离子体处理所引入的基团将会翻转进入高分子材料内部，而部分内部原子将会转移进入材料表面，直至高分子材料表面和内部原子、基团达成动态平衡，亲水性逐渐丧失。如下图3所示：

图3 氧等离子体活化示意图

综上所述：氧等离子体处理技术是利用等离子体机对氧气施加足够的能量使之离化成为等离子状态，处理样品表面，实现样品清洁、改性等目的的一种方法。采用氧等离子体处理的方法简单、绿色环保、容易操作。