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大气压等离子体无需昂贵真空系统,具有费用低、操作方便等优点,故与真空等离子体相比拥有更广泛的工业应用前景。本论文创新性的利用高电导率液体作为介质阻挡放电(DBD)系统的一个电极,研究了新型DBD等离子体装置的基本放电特性,并探究了该技术在相关工业领域的应用。
通过特殊设计,笔者在大气压条件下产生了长度在2-4cm之间的低温辉光等离子体羽。当放电功率小于60W时,等离子体羽的气体温度低于320K。利用该装置和丙烯胺单体,在石英基片上成功制备了呈矩阵排列的生物纳米锥。纳米锥底面直径约为120纳米,高度为80纳米。采用纳米化生物薄膜制备的生物感应器件的灵敏度最高可达3.2pM/cm2。因此,笔者提供了一种制备生物感应器件的新方法。同时利用等离子体羽的尾流活性气体对有机染料甲基紫污水和垃圾填埋场渗沥液进行了降解处理,结果发现:活性空气能脱除染料颜色但不能降解苯环类结构,而氧气却能完全降解甲基紫溶液;渗沥液的电导率、化学需要量(COD)及氨基化合物降低了50%,生物需氧量(BOD)降低了76%,悬浮物(SS)降低了91%,完全达到膜反渗透设备所需的预处理要求。
结合等离子体和流化床技术,本文发明了大气压DBD等离子体流化床,并在床体中实现了对微米级碳酸钙粉末材料的表面改性。在六甲基二硅氧烷和氦气等离子体的作用下,碳酸钙粉末由超亲水性转变成超疏水性,水滴在改性碳酸钙表面的接触角达160°。同时,笔者利用该放电系统分别对废气的降解和植物种子的改性进行了初步研究。实验结果表明大气压DBD等离子体可有效降解废气中近96%的一氧化氮(NO),但同时产生少量二氧化氮(NO2)。鸡冠花的植物种子经等离子体改性后,鸡冠花的花期增长,且有一株发生明显变异,其花朵的直径比未改性植株大两倍多。