基于Ar、空气和CF4介质阻挡放电等离子体处理的环氧复合材料表面闪络性能调控机制研究

本文系统研究了Ar、空气和CF4三种气体介质阻挡放电（DBD）等离子体处理对EP/Al2O3复合材料直流表面闪络（surface flashover）性能的调控机制。通过多尺度分析发现，不同放电气体诱导的分子结构变化（如交联/降解）会改变表面陷阱特性（深/浅陷阱），进而影响电荷注入/耗散行为，最终实现闪络电压10.5%-17.6%的提升。该研究为聚合物材料表面绝缘性能优化提供了重要理论依据。

　　

Highlight

通过Ar、空气和CF₄的DBD等离子体处理，我们像分子剪刀手一样对环氧复合材料进行了精准"美塑"：Ar等离子体像高能雕刻刀，切断分子链并促进交联，形成深陷阱防护罩；空气和CF₄等离子体则像化学魔术师，让强电负性氧/氟原子与分子链共舞，生成浅陷阱加速电荷消散。这种分子级改造使材料获得了超强闪络抵抗能力！

Plasma treatment structural analysis

等离子体处理后的表面结构变化就像材料界的"变形记"：未处理的EP/Al₂O₃复合材料表面光滑如镜（图5a），而经过20分钟Ar等离子体处理后表面泛起均匀波纹（图5b）；空气等离子体处理则创造出丘陵地貌般的凹凸表面（图5c）；最令人惊叹的是CF₄等离子体处理，它像微型雕刻家一样在表面塑造出锐利的峰谷结构（图5d），这种纳米级地形变化为电荷运动设置了天然障碍赛跑道。

Conclusion

本研究的"等离子体美容三部曲"得出以下精彩结论：

• 三种气体等离子体处理都将材料打造成了闪络电压提升冠军——CF₄处理以17.6%的增幅夺冠，空气和Ar分别以13.0%和10.5%的佳绩紧随其后

• 分子层面的神奇转变是性能提升的魔法钥匙：Ar处理诱导的交联结构像迷宫般困住电荷，而空气/CF₄处理产生的浅陷阱则像高速滑梯让电荷快速溜走

• 从分子剪刀到电荷跑道，我们首次绘制出等离子体处理提升绝缘性能的完整魔法地图