近年来,随着等离子体科学研究地不断深入,使得等离子体技术被广泛应用于能源、材料、环境、宇宙等诸多专业领域。特别是在材料表面改性研究方面,利用等离子体技术对聚合物表面进行修饰时,具有低温、快速、低损以及高效等特点,使得等离子体处理相对于其他传统处理方式具有相当大的优势。通常来说,根据材料需要的不同,材料的亲/疏水性、粘着性、腐蚀性、催化活性等多种性质都可以通过等离子体表面修饰技术得以改进。应用等离子体技术的关键主要在于等离子体的性能控制,即等离子体源的设计和优化。本文的研究重点即在于此。本文的主要工作是基于微波表面波等离子体原理分析,开发一套新型的微波表面波等离子体产生装置,并使用该设备进行了等离子体表面改性实验。具体创新内容如下:(1)与射频等离子体源相比,微波等离子体设备能够实现无电极放电,保证产生的等离子体更加纯净。此外,表面波等离子体较射频等离子体产生的活化基团数量更多,更易与材料的表层分子相接触,以实现改性目的。(2)基于波导传输理论,设计出一套新型的狭缝天线阵列,经仿真结果发现:设计出的三狭缝天线阵列的狭缝单元内的电场强度是最大的,实际效果与理论推导相符合。因此可以断定设计出的三狭缝天线阵列能够有效保证产生高密度且均匀稳定的表面波等离子体。(3)验证等离子体源性能之后,使用氩气、氩气辅助氧气混合等离子体进行了大面积的等离子体表面修饰改性实验,包括:成功地修饰了氮化碳材料的表面,提高了氮化碳材料的光催化性能;成功地修饰了环氧涂层的表面,提高了环氧涂层的耐腐蚀性能。