等離子技術

等離子體是指處於電離狀態的氣態物質，其中帶負電荷的粒子（電子、負離子）數等於帶正電荷的粒子（正離子）數。通常與物質固態、液態和氣態並列，稱為物質第四態。通過氣體放電或加熱的辦法，從外界獲得足夠能量，使氣體分子或原子中軌道所束縛的電子變為自由電子，便可形成等離子體。

等離子體在化學工業中的真正應用是在20世紀50年代以後。聯邦德國赫斯和赫司特化工廠於50年代成功地從甲烷和其他烴類在氫等離子體中熱解制取乙炔。此後，美國、蘇聯和日本都相應地建造了等離子體制乙炔的實驗工廠。此法流程簡單，對原料適應性強，但電耗偏高，限制了它的大規模推廣。60年代，美國離子弧公司以鋯英砂為原料在直流電弧等離子體中一步裂解制備氧化鋯。70年代末，中國以硼砂和尿素為原料，在直流電弧等離子體中製備高純六方氮化硼粉，該法具有產品純度高、成本低、工藝流程簡單等優點。此外，還可利用等離子技術生產二氧化鈦。

主要特點為：

①等離子體中具有正、負離子，可作為中間反應介質。特別是處於激發狀態的高能離子或原子，可促使很多化學反應發生。

②由於任何氣態物質均能形成等離子體,所以很容易調整反應系統氣氛,通過對等離子介質的選擇可獲得氧化氣氛、還原氣氛或中性氣氛。

③等離子體本身是一種良導體，所以能利用磁場來控制等離子體的分佈和它的運動，這有利於化工過程的控制。

④熱等離子體提供了一個能量集中、温度很高的反應環境。温度為104～105℃的熱等離子體是地球上温度最高的可用熱源。它不僅可以用來大幅度地提高反應速率，而且還可藉以產生常温條件下不可能發生的化學反應。此外，熱等離子體中的高温輻射能引起某些光電反應。

①以熱等離子體制備乙炔、硝酸、聯氨和炭黑等產品。

②用熱等離子技術合成高温碳化物、氮化物和硼化物,如碳化鎢、氮化鈦等。

③用熱等離子技術製備超細粉末,如0.01～1μm的三氧化二鋁、二氧化硅和氮化硅粉末。

④冷等離子體中的聚合薄膜的形成或清洗，如半導體工業中的氧化硅膜。

⑤在冷等離子體中實現材料表面改性，如離子氮化、滲碳等工藝。

⑥等離子體技術應用於油氣田生產，可進行深部解堵。