低温等离子体技术处理工艺设计对织物溅射铜膜性能影响

纳米铜薄膜是一种新型功能材料具有表面效应、**效应等特性，其导电性能良好在化工、纺织、医学和电子等广泛应用。低温等离子体处理技术是一种对环境友好的表面处理技术，可应用于不同材料的表面处理，以实现清洁、刻蚀或接枝等。


        纺织材料表面采用低温等离子体技术处理工艺设计后以其为基质沉积纳米铜薄膜，可作为理想的功能材料并提高纺织品的附加值。未经等离子体预处理的涤纶基材表面较光滑沉积的纳米铜颗粒分布不均匀。而经氩等离子体预处理后表面出现凹凸不平，纳米铜颗粒基本能覆盖基材表面形成完整的薄膜。这表明氩等离子体预处理对涤纶基材有一定的刻蚀作用使纤维表面粗糙度增加，比表面积增大纳米铜颗粒更容易吸附在纤维表面。
        基材表面未经低温等离子体技术处理时纳米铜膜方块电阻值为215.2 2/0 ，经过氩、氧等离子处理后，铜膜方块电阻分别为192. 7、137.6 0/0 ，分别降低了10. 6%和36. 1%导电性能显著提高。这一方面是由于涤纶基材经氧等离子体处理后，纳米铜颗粒到达涤纶基材表面的几率增加；另一方面与铜薄膜中的自由载流子浓度和迁移率也有关。
        基材经低温等离子体技术处理工艺设计氧等离子体处理后因带负电荷的氧基团解吸附作用薄膜中的氧空位或间质性铜原子增加自由载流子浓度增加造成电阻率下降。基材经过等离子体处理后，溅射出的铜原子或原子团到达基材表面频率增加其能量得到明显增强沉积在基底上有足够的能量结晶、迁移等所以自由载流子的迁移率也较高形成的薄膜比较致密颗粒尺寸也比较大。同时晶粒间接散射较强也导致薄膜的电阻率降低。
        蒸馏水滴在未经等离子体处理的涤纶织物镀铜表面约20 s后接触角为97.42°，状态近似于球形在织物表面难以铺开说明镀铜涤纶织物的润湿性较差。这是因为涤纶纤维的分子结构中缺少羟基、羧基等亲水性官能团水分子与涤纶纤维大分子之间没有直接作用力，因此在较长时间内都无法将织物润湿。
        蒸馏水滴在经低温氩气和氧气等离子体处理过的涤纶织物镀铜表面的润湿状况水滴形态由球形不润湿状态逐渐转为铺展的润湿状态接触角分别降至85. 09 °和36. 79。可见等离子体处理改善了液滴在镀铜涤纶织物表面的渗入效果。
        这是由于等离子体处理的刻蚀作用增加了纤维表面的粗糙度同时也在织物表面引入了一些含氧的极性基团(如羟基、羧基等)从而增加了纳米铜颗粒与涤纶纤维间的相互作用力。氧等离子体预处理使涤纶基材表面变化较氩等离子体处理明显液滴在镀铜涤纶织物表面接触角较小亲水性能明显提高。
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