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等離子體由離子、電子以及未被電離的中性粒子共同組成，其整體呈電中性但局部帶電。原本處于穩態的氣體接收到等離子體發生器提供的能量，氣體原子或分子中的電子脫離束縛，工作氣體的焓值得以提高，以完成對材料的處理。溫度可控、氣氛可控、材料制備時間短等特點為等離子體帶來了廣泛關注。此外，環保和節能也是其備受關注的原因，等離子體有時在室溫下即可完成材料制備，比起傳統的管式爐和馬弗爐，等離子體大大減少了對能源的消耗，而比起化學合成，其物理性質的制備過程大幅降低了有毒有害廢物的產出。基于以上特點，等離子體在材料制備、改性和刻蝕方面都有著精準快捷的得天獨厚優勢，因此其在基礎研究和實際生產中得到了廣泛應用。

DBD低溫等離子體的產生及表面改性機理

介質阻擋放電（DBD）的共同的特點就是在兩電極之間都需要插入介質層。介質層可以是單層，也可以是雙層；介質的位置可以是緊貼著電極形式，也可以是懸空在兩電極之間的形式。目前研究較多的介質阻擋反應器類型有同軸式、平行板式、多針-板式和線板式等，而平行板式比較適合用于材料表面的處理。其原因主要是在同等操作條件下平行板式的電極形狀有助于產生更為均勻且溫和的放電，不易對材料表面造成過強的刻蝕，避免等離子體“燒蝕”效應的發生。

而對于DBD等離子體的產生，普遍認為當在兩電極間加上較強的電壓以后，自由電子與氣體分子就會發生頻繁的碰撞，很快發生電子雪崩。而電子雪崩中的空間電荷就足以使電場發生畸變。此外，電子雪崩中頻繁的電荷復合會引起電場內的光電離，從而就形成了二次電子雪崩。一次電子雪崩與二次電子雪崩發生匯合，最后就產生了一個存在于放電空間的高電導率的絲狀放電通道。

在DBD放電空間內會產生許多的活性粒子，如電子（0～20eV）、亞穩態粒子（0～2eV）、離子（0.03～0.05eV）、光子（3～40eV）等。而經研究發現這些活性粒子的能量一般都比普通化學鍵[如H—C（3.2～4.7eV）、H—N（2.1～4.7eV）、H—O（3.4～5.2eV）、C=C（3.3～7.5eV）、C=O（5.5eV）、C—N（1.2～3.1eV）等]的鍵能要高。活性粒子與材料表面的作用主要包括：①活性粒子與材料表面原子或分子通過能量傳遞，使得表面原子或分子獲得能克服吸附力的能量而解吸離開材料表面；②改性過程中通過碰撞級聯，入射粒子將動能傳遞給表面原子，當原子獲得超過其結合能的能量而發生濺射，從而降低材料表面的分子量；③當高活性的粒子轟擊材料表面時，部分粒子由于打入固體材料內部而與內部的原子結合，導致結構和分子量的變化，且當使用的改性氣氛是反應性氣氛（如N2、O2、NH3、CO2等）時，這種變化就更為明顯；④由于部分高活性粒子能與材料表面原子或分子生成揮發性的物質，產物揮發后就造成對材料表面的刻蝕作用；⑤當用惰性氣體（如Ar、He等）改性時，改性后材料表面的自由基或大分子碎片會重新鍵合，在材料表面形成一層網狀交聯結構，而新生成的交聯結構由于會生成更多的雙鍵使得材料表現出更佳力學性能。