等離子體的研究發(fā)展

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-08-16

等離子體（plasma）是不同于自然界中常見的固體、液體和氣體的物質(zhì)形態(tài)。物質(zhì)由大量的分子構(gòu)成，將分子繼續(xù)分割可以得到原子，根據(jù)原子的核式結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)部有帶正電的原子核，圍繞原子核做高速運(yùn)動(dòng)的是核外帶負(fù)電的電子。當(dāng)原子的外界被加熱到足夠高的溫度時(shí)，外層電子獲得較高的能量，它們可能會(huì)擺脫原子核的電場(chǎng)力的束縛逃逸出來，成為獨(dú)立的自由電子。于是，物質(zhì)就變成了由帶正電的原子核和帶負(fù)電的一團(tuán)均勻的“漿糊”，它是離子化物質(zhì)，呈現(xiàn)氣體狀，人們稱它為離子漿或者是電漿。這些“漿糊”中正、負(fù)電荷總量相等，所以等離子體其實(shí)是電中性的。等離子體在磁場(chǎng)中具有偏轉(zhuǎn)性質(zhì)，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)受到電磁力的影響，大量的等離子體表現(xiàn)出了明顯的集體行為。等離子體的組成粒子有很多種，包括電子、離子等帶正負(fù)電的粒子和中性粒子（原子、分子、微粒等）。等離子體在小尺度范圍內(nèi)則表現(xiàn)出明顯的電磁性。

等離子體的研究一共受到了以下四個(gè)方面的推動(dòng)：氣體放電的研究、天體和空間物理學(xué)的研究、受控?zé)岷司圩兊难芯亢?b>低溫等離子體技術(shù)應(yīng)用的研究。等離子體的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：

第一階段：19世紀(jì)30年代，法拉第和湯姆孫等人對(duì)常見的氣體進(jìn)行放電現(xiàn)象的研究，開啟了等離子體研究的歷史。19世紀(jì)80年代，英國(guó)科學(xué)家克魯克斯對(duì)于氣體放電管中的電離氣體冠以“物質(zhì)的第四態(tài)”的名稱。20世紀(jì)20年代，空間等離子體的研究逐步展開。1928年，等離子體學(xué)的正式問世。

第二階段：20世紀(jì)30年代起，科學(xué)界逐步形成等離子體動(dòng)力的理論。在此階段，學(xué)術(shù)界對(duì)等離子體已經(jīng)形成一套較為成熟的理論。其中具有代表性的是朗道在1936年利用方程來表達(dá)等離子體中的粒子相互碰撞的積分式。

第三階段：1950年后，等離子體物理發(fā)展較為迅速。60年代，美、蘇等國(guó)家陸續(xù)實(shí)現(xiàn)對(duì)宇宙的探索，期間發(fā)射出多顆實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，檢測(cè)到大量數(shù)據(jù)。宇宙中蘊(yùn)藏豐富的等離子體，對(duì)地球以外區(qū)域的探索也推動(dòng)了等離子體物理學(xué)的發(fā)展。等離子體由此開始成為學(xué)術(shù)界一個(gè)獨(dú)立的分支。此階段，科學(xué)家利用惰性氣體作為載氣來進(jìn)行電弧放電產(chǎn)生的等離子體的技術(shù)，在多個(gè)領(lǐng)域都開始實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

第四階段：20世紀(jì)80年代至今，等離子體技術(shù)開始朝著低溫等離子體領(lǐng)域發(fā)展，等離子體在化工和冶金行業(yè)的推廣也加強(qiáng)了對(duì)低溫等離子體性質(zhì)的研究。在此階段，隨著材料工程科學(xué)的發(fā)展，等離子體技術(shù)（包括等離子體制備材料和等離子體改性材料表面技術(shù)）都不斷吸引大量研究者的目光。同時(shí)，隨著清潔化生產(chǎn)、綠色化工工藝和環(huán)保意識(shí)的深入人心，也推動(dòng)了低溫等離子體技術(shù)的研發(fā)及工業(yè)化應(yīng)用。