等離子體表面改性
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-05
等離子體表面改性的實例教程
這是首次報道放電等離子體技術(shù)用于實現(xiàn)多糖-大分子酚酸的接枝。輝光放電等離子體是一種罕見、綠色、高效的方法，不需要催化劑和引發(fā)劑，工藝設(shè)備簡單，操作方便。用該方法制備的水凝膠具有良好的抗氧化性能、較高的生物相容性和血液相容性。此外，該水凝膠可以在濕潤的組織中實現(xiàn)強大的粘連，提供抗菌和止血性能，并促進傷口愈合，為多功能生物醫(yī)用粘合劑的開發(fā)提供了更多的可能性。
以上研究成果近期以“Bio-Adhesive Catechol-modified Chitosan Wound Healing Hydrogel Dressings through Glow Discharge Plasma Technique”為題，發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上。
展開 業(yè)界正在做出巨大努力，旨在利用表面等離子體的獨特屬性，將電子器件的尺寸效率與光子學的數(shù)據(jù)效率相結(jié)合。
表面等離子體光子學的挑戰(zhàn)
表面等離子體的傳播僅在其移動幾毫米之后就會受到歐姆損耗的抑制，因此業(yè)界正在研發(fā)由石墨烯、金屬氧化物和氮化物等等離子體納米粒子構(gòu)建的等離子體學納米結(jié)構(gòu)，以應(yīng)對該挑戰(zhàn)。
熱是另一項挑戰(zhàn)——它會影響等離子體信號的傳播長度和振幅。
具有合適電氣和光學屬性組合的金屬納米結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)可能可以解決這些挑戰(zhàn)。這是因為銅、銀、鋁、金等其他材料中的金屬納米結(jié)構(gòu)允許表面等離子體激元（SPP）傳播。
SPP是在金屬-電介質(zhì)界面?zhèn)鞑サ墓舱耠娮诱袷帯Ｆ鋾a(chǎn)生強烈的光-物質(zhì)相互作用，從而增強光電應(yīng)用中的弱光學效應(yīng)。
表面等離子體光波導
SPP可以被視為特殊類型的光波。因此，金屬互連可支持這些波在金屬-電介質(zhì)界面?zhèn)鞑ィ⒂米鞴獠▽Щ?em>表面等離子體光波導。
SPP可用復波矢量表示。該矢量的虛部與SPP傳播長度成反比，而實部與約束成正比。
表面等離子體與電路設(shè)計的實際集成，取決于傳播長度和約束之間的反比關(guān)系的平衡。理想情況下，表面等離子體光波導可同時最大限度增加表面等離子體的約束和傳播長度，以獲得最佳效果。
表面等離子體激元傳播造成的耗散損耗可以通過增益放大或集成光纖等光子元件來抵消，從而產(chǎn)生混合表面等離子體光波導。
表面等離子體光波導呈亞波長模態(tài)，小于光的衍射極限。在小于光的波長下的SPP傳播方式是可能的，這一想法讓業(yè)界振奮不已，從而為能夠在光學頻率下進行納米級信息處理的芯片級器件開辟了可能性。
展開 業(yè)界正在做出巨大努力，旨在利用表面等離子體的獨特屬性，將電子器件的尺寸效率與光子學的數(shù)據(jù)效率相結(jié)合。
表面等離子體光子學的挑戰(zhàn)
表面等離子體的傳播僅在其移動幾毫米之后就會受到歐姆損耗的抑制，因此業(yè)界正在研發(fā)由石墨烯、金屬氧化物和氮化物等等離子體納米粒子構(gòu)建的等離子體學納米結(jié)構(gòu)，以應(yīng)對該挑戰(zhàn)。
熱是另一項挑戰(zhàn)——它會影響等離子體信號的傳播長度和振幅。
具有合適電氣和光學屬性組合的金屬納米結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)可能可以解決這些挑戰(zhàn)。這是因為銅、銀、鋁、金等其他材料中的金屬納米結(jié)構(gòu)允許表面等離子體激元（SPP）傳播。
SPP是在金屬-電介質(zhì)界面?zhèn)鞑サ墓舱耠娮诱袷帯Ｆ鋾a(chǎn)生強烈的光-物質(zhì)相互作用，從而增強光電應(yīng)用中的弱光學效應(yīng)。
表面等離子體光波導
SPP可以被視為特殊類型的光波。因此，金屬互連可支持這些波在金屬-電介質(zhì)界面?zhèn)鞑ィ⒂米鞴獠▽Щ?em>表面等離子體光波導。
SPP可用復波矢量表示。該矢量的虛部與SPP傳播長度成反比，而實部與約束成正比。
表面等離子體與電路設(shè)計的實際集成，取決于傳播長度和約束之間的反比關(guān)系的平衡。理想情況下，表面等離子體光波導可同時最大限度增加表面等離子體的約束和傳播長度，以獲得最佳效果。
表面等離子體激元傳播造成的耗散損耗可以通過增益放大或集成光纖等光子元件來抵消，從而產(chǎn)生混合表面等離子體光波導。
表面等離子體光波導呈亞波長模態(tài)，小于光的衍射極限。在小于光的波長下的SPP傳播方式是可能的，這一想法讓業(yè)界振奮不已，從而為能夠在光學頻率下進行納米級信息處理的芯片級器件開辟了可能性。
常見的表面等離子體光波導類型包括金屬-絕緣體-金屬（MIM）、絕緣體-金屬-絕緣體（IMI）、通道等離子體激元（CPP）和間隙等離子體激元（GPP）波導。
什么是表面等離子體光子學超材料？
展開 這些表面等離子體激元(SPPs)在金屬電介質(zhì)界面具有電場強度極值，由于其對任意接近該表面的改變極其敏感通常可用于傳感應(yīng)用。利用合適的模式解算器可以得到具有2D結(jié)構(gòu)的導模。
等離子體平均功率流圖
1. 應(yīng)用
?
亞波長光學
?
傳感
?
信號傳輸
?
光學偏振器
?
彎曲波導
2. 優(yōu)勢
?
VFEM模式求解器可輕松處理高橫縱比的波導
?
搜索具有復值模式指數(shù)的模態(tài)
?
高階插值混合向量/節(jié)點元素,可以準確地捕捉到金屬與電介質(zhì)交界面附近的高電場強度
?
三角網(wǎng)格尺寸能夠適應(yīng)高精度材料屬性
?
利用波導的對稱性，可以降低仿真域并把具有特定對稱性的模態(tài)作為目標
?
VFEM快速而且精確
3. 仿真描述
矢量有限元法（VFEM）模式求解器接收復介電常數(shù)材料，并使用特別適合對高對比度介電界面進行建模的矢量基函數(shù)來表示。其中一個很好的例子就是使用VFEM模式求解器來計算表面等離子傳導結(jié)構(gòu)。
該結(jié)構(gòu)在研究中背面顯示為黑色輪廓線，中心范圍的銀由介電常數(shù)為4的材料圍繞。材料銀在633nm波長的介電常數(shù)是-19-j0.53[1]。該傳導結(jié)構(gòu)不僅僅有高介電常數(shù)對比度組成，同時具有較高的橫縱比，即寬度遠大于厚度。
利用對稱邊界和如[1]中分類的模式組合，相應(yīng)波導厚度模式的色散曲線如圖1所示。所有模式具有一個主Ey分量，該分量有TM模組成并具有無限寬度結(jié)構(gòu)。
展開 這些表面等離子體激元(SPPs)在金屬電介質(zhì)界面具有電場強度極值，由于其對任意接近該表面的改變極其敏感通常可用于傳感應(yīng)用。利用合適的模式解算器可以得到具有2D結(jié)構(gòu)的導模。
等離子體平均功率流圖
1.應(yīng)用
?亞波長光學
?傳感
?信號傳輸
?光學偏振器
?彎曲波導
2.優(yōu)勢
?VFEM模式求解器可輕松處理高橫縱比的波導
?搜索具有復值模式指數(shù)的模態(tài)
?高階插值混合向量/節(jié)點元素,可以準確地捕捉到金屬與電介質(zhì)交界面附近的高電場強度
?三角網(wǎng)格尺寸能夠適應(yīng)高精度材料屬性
?利用波導的對稱性，可以降低仿真域并把具有特定對稱性的模態(tài)作為目標
?VFEM快速而且精確
3.仿真描述
矢量有限元法（VFEM）模式求解器接收復介電常數(shù)材料，并使用特別適合對高對比度介電界面進行建模的矢量基函數(shù)來表示。其中一個很好的例子就是使用VFEM模式求解器來計算表面等離子傳導結(jié)構(gòu)。
該結(jié)構(gòu)在研究中背面顯示為黑色輪廓線，中心范圍的銀由介電常數(shù)為4的材料圍繞。材料銀在633nm波長的介電常數(shù)是-19-j0.53[1]。該傳導結(jié)構(gòu)不僅僅有高介電常數(shù)對比度組成，同時具有較高的橫縱比，即寬度遠大于厚度。
利用對稱邊界和如[1]中分類的模式組合，相應(yīng)波導厚度模式的色散曲線如圖1所示。所有模式具有一個主Ey分量，該分量有TM模組成并具有無限寬度結(jié)構(gòu)。
圖1 模態(tài)指數(shù)作為銀厚度的函數(shù)
對于厚度值較小的一些模式表現(xiàn)出較小的損耗，如SS0模式，其Ey分量關(guān)于x和y軸對稱。SS0模式備受關(guān)注，因為除了其較低的損耗，其坡印廷矢量與一個光纖(HE11)的基模在形狀上極為相似[1]。
SS0模式的坡印廷矢量沿軸傳輸顯示在背面；注意的是，功率在交界面的限制遠大于中心。
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等離子體表面改性的最新內(nèi)容
在過去的幾十年中，電子和光子學取得了長足的進步，顯著改進了數(shù)據(jù)處理技術(shù)，使我們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。
表面等離子體光子學描述了在金屬-電介質(zhì)界面上對光信號進行納米級（十億分之一米）操作。受光子學的啟發(fā)，表面等離子體光子學利用了金屬納米結(jié)構(gòu)的獨特屬性，使得在近原子尺度下傳輸光信號成為可能。
在同一半導體芯片上集成傳統(tǒng)的光子學和電子學與表面等離子體光子學具有顯著的優(yōu)勢，可創(chuàng)造出超高速的計算機芯片和光通信器件
寫在前面
仿真、模擬、有限元分析、多物理場……這些術(shù)語是不是早已成為每位仿真人的“日常”？大家是否知曉其背后的技術(shù)原理和演進趨勢，正深刻地改變著世界？Ansys全新推出【Simulation Topics】系列專題，邀您一起探索仿真世界。本專題將以“一期一會”的形式，攜手各領(lǐng)域?qū)＜遥瑖@Ansys全產(chǎn)品線的技術(shù)優(yōu)勢，帶您深入解析流體、結(jié)構(gòu)、電子設(shè)計及電磁仿真、光學、光子學、半導體、自動駕駛、汽車
貴金屬材料的較大負值介電常數(shù)可用于亞波長波導結(jié)構(gòu)的設(shè)計。尤其是負介電常數(shù)使導模在金屬和正值電介質(zhì)材料之間存在一個單獨的截面。這些表面等離子體激元(SPPs)在金屬電介質(zhì)界面具有電場強度極值，由于其對任意接近該表面的改變極其敏感通常可用于傳感應(yīng)用。利用合適的模式解算器可以得到具有2D結(jié)構(gòu)的導模。
概述
貴金屬材料的較大負值介電常數(shù)可用于亞波長波導結(jié)構(gòu)的設(shè)計。尤其是負介電常數(shù)使導模在金屬和正值電介質(zhì)材料之間存在一個單獨的截面。這些表面等離子體激元(SPPs)在金屬電介質(zhì)界面具有電場強度極值，由于其對任意接近該表面的改變極其敏感通常可用于傳感應(yīng)用。利用合適的模式解算器可以得到具有2D結(jié)構(gòu)的導模。
等離子體平均功率流圖
1.應(yīng)用
?亞波長光學
?
在汽車進氣系統(tǒng)中，連接空氣濾清器與渦輪增壓器的管道由于長期處于高溫高壓的環(huán)境，因此對材料的耐熱性能有很高的要求。傳統(tǒng)來說，這一制件采用的是熱固性氯丁橡膠，或者硬質(zhì)吹塑級PA6來制備。熱固性橡膠存在生產(chǎn)效率底下，制件脫模困難，制件生產(chǎn)能耗較大等固有缺陷，而硬質(zhì)PA6管道與發(fā)動機部件間是硬鏈接狀態(tài)，對振動的抑制較差，不利于整車的噪音控制。因而這一零件逐漸采用TPEE3D吹塑成型來制備。
與常規(guī)注塑
《Interaction between plasma jet and silicone rubber covered by porous inorganic contaminants: Surface hydrophobicity
不可控的出血和傷口感染在臨床手術(shù)中時有發(fā)生，易對患者造成致命的威脅。相較傳統(tǒng)的手術(shù)縫合和機械固定，醫(yī)用粘合劑操作簡便、即時有效，是時代發(fā)展的必然產(chǎn)物。然而，目前商業(yè)化的醫(yī)用膠粘劑存在生物相容性差和動態(tài)濕粘合性弱等不容忽視的缺陷，開發(fā)具有高性能的醫(yī)用膠粘劑仍然迫在眉睫。
近日，華中科技大學國家納米藥物工程技術(shù)研究中心趙彥兵教授課題組
筆記92：45鋼的熱處理及表面改性
作為世界鋼結(jié)構(gòu)橋體最長的跨海大橋，港珠澳大橋的主橋由3座大跨度鋼結(jié)構(gòu)的斜拉橋組成，錨具的纜索能力直接決定了斜拉橋的穩(wěn)定性和使用壽命。哈爾濱工業(yè)大學材料學院閆牧夫教授團隊與江蘇法爾勝纜索有限公司合作，通過熱處理與表面改性超高強韌化技術(shù)，有效助力港珠澳大橋關(guān)鍵部件——纜索錨具的力學性能提高，并實現(xiàn)與超高強度斜拉索完美配合，保障了主橋的順利建造。
閆牧夫教授團隊歷經(jīng)3年刻苦攻關(guān)，開展了基于錨具服役性能的微結(jié)構(gòu)多尺度仿真與工藝設(shè)計
在對黏結(jié)、聚合物降解以及聚合物中添加劑的擴散、聚合物表面化學改性、等離子體和電暈放電表面改性等工藝的應(yīng)用得到了很多重視，已顯示出良好的應(yīng)用前景。
9. 動態(tài)熱機械分析（DMA）
動態(tài)機械分析是使樣品處于程序控制的溫度下，并施加單頻或多頻的振蕩力，研究樣品的機械行為，測定其儲能模量、損耗模量和損耗因子隨溫度、時間與力的頻率的函數(shù)關(guān)系。
