等離子體化學

根據電離度大小，將等離子體分成兩類：高溫等離子體（電離度大於0.1%）和低溫等離子體（電離度小於0.1%）。在太陽內部，等離子體溫度極高，是高溫等離子體，所發生的反應是核聚變。等離子體化學主要研究低溫等離子體條件下發生的化學反應。產生等離子體的方法有三種：①熱電離。任何物質加熱到足夠高的溫度都會成為等離子體；② 輻射電離。用高能輻射如紫外線、X射線、γ射線等輻照稀薄氣體，使其電離；③放電電離。氣體在外加電場（直流電場和射頻電場）作用下放電。人為進行的等離子體化學反應主要用第三種方法。

氣體放電時可發生化學反應，如空氣中的電火花可產生臭氧；氫氣和氮氣在碳電弧放電時可生成氫氰酸 HCN，這些都是等離子體化學反應。但是，低溫等離子體化學作為一門學科出現，還是20世紀60年代的事。

等離子體條件下發生化學反應的大致過程是：通過低氣壓下的輝光放電或高頻放電，產生低溫等離子體，自由電子從電場中獲得足夠的能量之後，跟氣體中的原子或分子碰撞，使其激發或電離，由此產生的激發態分子、離子、自由基都具有較高的化學活性，可發生在一般條件下無法進行的化學反應，例如，使有機分子斷裂或聚合。用等離子體聚合的方法可以製備各種特殊性能的聚合物薄膜，有的薄膜具有優良的介電性質，可作為微電子器件的電容元件或集成電路中的絕緣材料。用特殊的有機單體通過等離子體聚合可在各種人造器官上形成抗血凝的薄膜。由等離子體聚合製備的非晶態硅在可見光範圍內吸收係數比晶態硅大30倍，它的光電轉換效率高、製備工藝簡單、成本低，可用作太陽能電池的材料。低溫等離子體還能夠與金屬發生反應，用金屬作電極，在其表面上可形成一層特殊的物質，如鐵表面經氮化處理後生成氮化鐵，可提高表面的耐磨、耐蝕、耐熱性能和疲勞強度。用同樣的辦法進行表面氧化處理，可製備幾百埃的SiO2、Al2O3、Ta2O5等薄膜，在宇航工業上可用作性能良好的耐高溫材料。