大气压等离子体射流改性船体钢表面亲水性研究.docx

大气压等离子体射流改性船体钢表面亲水性研究
引言:
钢材是船体制造中最为关键的结构材料之一，其性能的优良与否直接影响着船舶的安全及使用寿命。船体钢表面的亲水性在海洋环境中具有重要的意义。传统的钢材表面处理方法存在着工艺复杂、耗时耗力、环保度低等问题。大气压等离子体技术在材料表面改性领域已经得到了广泛的应用。本文基于此，研究以大气压等离子体技术为主要手段的船体钢表面亲水性改性方法。
1.大气压等离子体介绍
等离子体是一种带电的气体体系，通常可以通过激励能量激发分子或原子，使其电离或者带电。等离子体的存在形式之一是大气压等离子体，是一种在常压下维持的等离子体体系，广泛用于材料表面处理和清洗。大气压等离子体主要由离子、激发态分子和自由基组成，具有高能量和高活性。
2.大气压等离子体改性船体钢表面亲水性的原理
大气压等离子体可通过材料表面的处理改变表面特性，达到改善船体钢表面性能的目的。具体来说，由于氧化成分被激发形成活性物质，可使表面的等离子体产生化学反应，以此实现表面结构的变化和功能的改善。如在处理不同的气体下，等离子活化表面氮和氧等元素，通过加成和减成反应，形成更高能级的化学键和新的化学键，从而使表面增强亲水性。
另一方面，等离子体处理可产生表面的纳米结构，这种结构具有高表面能、高活性、高亲水性和低表面自由能等特点。这些特性可以有效地提高表面的性能和各种功能。
3.大气压等离子体处理钢表面亲水性的研究进展
大气压等离子体处理已经被广泛应用于提高钢表面亲水性。李巍等人研究表明，等离子体处理可大幅提高316L不锈钢表面的亲水性，ΦS值由0.38提高到0.45。同时处理后的样品表面具有更好的粘附性和电化学稳定性。杨孝文等人研究表明，使用大气压等离子体通过氧化反应改善恒温模拟海水环境下的钢表面亲水性，通过表面特性的分析发现，处理后表面的纳米结构更加均匀，强化了表面的亲水性。姜建平等人研究表明，通过改变等离子体处理气体，可以改变不同钢的表面亲水性，并且增加表面的抗腐蚀性。
4.结论
大气压等离子体处理是一种有效、可控的技术，可用于改善船体钢表面的性质，提高表面的亲水性、抗污染性和抗腐蚀性等性能。大气压等离子体处理可以满足船舶制造上对处理环境和处理工艺的要求，实现一种绿色环保型的表面改性方法。因此，该技术具有广泛的应用前景，应该得到更多的研究和推广。