等离子体源技术与物理实验室
Laboratory of Plasma Source Technology and Physics

        

       实验室致力于等离子体的工业应用，愿意与同行和企业进行各种形式的合作，包括合作开发各种等离子体设备和工艺、技术咨询等。目前实验室以下几个项目方面可以进行合作。

项目一：CVD金刚石片的开发

本项目是利用等离子体技术生产各种厚度的金刚石片。

金刚石片除具备一般金刚石的物理化学性质以外, 还具有薄膜材料的一些特有的性质, 金刚石在热学，光学，电学等众多优异性能得以实现, 在众多高新技术领域有着广泛的用途。
     金刚石是自然界中热导率最高的材料，高质量天然金刚石单晶的热导率可达到 25W/cm×K，是高纯无氧铜(4W/cm×K)的六倍。CVD金刚石是在低压状态下亚稳态生长出的一种多晶金刚石，与天然金刚石一样，具有高的热导率，以及稳定的化学性及极好的绝缘性。得天独厚的膜片状形态使之成为极其理想的电子器件大面积散热部件，可以作为高功率密度电子器件，使CVD金刚石成为激光二极管阵列器件，微波器件以及功率集成电路等高功率 密度和高电流密度电路元器件的理想散热基底材料。金刚石在红外到紫外光具有高透过率，利用其优良的光学性能可制作光学窗口。CVD金刚石与天然金刚石和高温高压合成金刚石一样具有极高的硬度和极好的耐磨性，是制作各种切削工具的理想材料。一定厚度的CVD金刚石可投放珠宝领域。CVD金刚石可通过控制工艺，形成从黑色－透明的毫米量级的金刚石厚片，经加工后亦可作为钻石投放珠宝市。

通过适当掺杂，形成半导体金刚石薄膜，半导体金刚石具有许多常规半导体材料无法比拟的优点：大的禁带宽度，高的电子－空穴迁移率，良好的导热特性，使得金刚石半导体成为一种重要的新型电子材料。可以说金刚石集多种优异的材料特性于一身，是一种不可多得的多功能新材料。气相合成金刚石薄膜的成功使得金刚石的优异物理化学性能得以更加充分的发挥，尤其在高技术领域中有着广泛的应用前景。

在国家自然科学基金、国家863基金及省部级基金的支持下, 经过20年持续的技术开发、积累，目前我们已掌握并形成了一套成熟的具有自主知识产权的金刚石片开发技术，具有开发等离子体化学气相沉积设备、生产毫米量级高质量的CVD金刚石片的能力。

下图是开发的金刚石片的照片。

 


项目二：等离子体放电钢铁表面除鳞清洗新技术

本项目是利用等离子体技术对钢铁表面进行除鳞清洗，是冶金工业中除鳞清洗的新技术。
对钢铁表面的氧化层清洗，传统的工艺是酸洗和机械除鳞（喷丸、磨料、高压水等）。等离子体清洗是利用等离子体放电，在钢铁表面形成能快速移动的放电高温区，将表面氧化层清除，是一种彻底的剥离式清洗。等离子体清洗最大的特点是清洗速度快（实际清洗时间只要数秒至数十秒）、可实现整体和局部以及复杂结构的清洗。更重要的是等离子体清洗是一种绿色环保的清洗方式，工作气体及处理排放气体一般是无毒气体，对环境几乎没有负面影响。


项目三：金属表面高结合力的抗腐蚀、耐磨、和高绝缘非金属合金涂层技术

通过等离子体化学气相沉积技术在金属表面形成非金属合金的涂层。由于合金材料具有极佳的化学稳定性和耐腐蚀性能，带有涂层的金属产品将极大地增强耐磨和耐腐蚀性，同时薄膜层具有显著的抗辐射和高绝缘介质特征。


项目四：大气压射流等离子体的材料处理技术

本项目是利用在大气压环境中产生的等离子体射流技术对材料表面处理。
相对于传统的真空条件下的等离子体处理，大气压等离子体不需要真空设备，极大地提高了等离子体处理的适用性，易与已有的工业生产线兼容，同时降低了成本。

大气压冷射流等离子体处理机可产生长可达数厘米的等离子体射流，等离子体中含有大量的活性成分，具有温度低(稳定在室温左右或稍高)、放电稳定没有打弧的危险、不依赖被处理物体的性质、表面形态和尺寸等显著优点，可以广泛应用于各种领域，如薄膜沉积、多种材料包括聚合物的表面改性、生物及医学领域灭菌、伤口处理等。
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