等离子体是1879年克鲁克斯发现的不同于固液气的物质的第四态。其自由电子和离子所带正负电荷完全抵消，总体带电量仍为中性。根据电子温度可将等离子体分为高温和低温等离子体。低温等离子体中含有大量活性粒子，除电子和离子外，还有许多分子、原子和自由基等中性粒子，粒子间复杂的相互作用产生大量传统化学反应无法产生的高活性物质，这些物质很容易和材料表面发生反应，达到意想不到的效果，因此等离子体材料表面改性中使用的通常是低温等离子体。利用低温等离子体处理时，材料表面会产生多种物理化学变化，例如沉积、刻蚀、交联、引入官能团等，从而改善了材料的亲水性、粘结性、生物相容性等特性，使得材料的性能得到了很大提升。

低温等离子体材料表面改性技术

低温等离子体材料表面改性技术就是利用低温等离子体对材料表面产生物理和化学作用。低温等离子体中含有丰富的离子、电子、激发态分子等活性粒子，其能量一般高于材料表面结合键能，能够打开材料表面原有的化学键，并和其他活性基团发生反应形成新的化学键，产生新的极性基团。但这些能量又不足以深入材料内部，只能到材料表面几至几百纳米深度内，这些活性粒子在材料表面主要发生以下三种作用：

1、表面刻蚀

材料表面成分与等离子体发生反应形成挥发性物质，从表面去除，出现刻蚀现象，使得材料表面变得粗糙，产生裂纹，造成原有化学键断裂，形成新自由基。由于刻蚀作用，材料表面变得坑洼不平，表面粗化，使得比表面积变大，提高了材料润湿性能。

2、产生交联结构

当使用惰性气体产生等离子体时，其中电子、光子、激发态粒子等高能粒子通过轰击、碰撞等方式使得材料表面的化学键断裂，形成自由基。由于使用的是惰性气体，无法与这些自由基反应，从而其和材料表面物质结合，形成网状交联结构。因为在反应中会有原有的单键出现断裂，形成新的双键，使得材料表面的力学性质等得到改善。

3、引入官能团

当使用容易与被处理材料反应的气体作为放电气体时，这些气体会与被等离子体处理的材料表面发生多种复杂的化学反应，从而引入一些新的官能团，如氨基、羧基、烃基、酚酞基等。它们的亲水能力非常强，当材料表面产生的这些基团越多时，材料的亲水性就会越强，吸湿能力就越强，表面活性也会显著增加。

低温等离子体表面改性技术可以在不影响材料基底成分和主要性能的情况下对其进行表面处理，具有能耗低、污染小、效率高、适应性好等特点，因此被广泛应用在金属工业、半导体材料、高分子聚合物、生物医药、航空航天等领域。