等離子體的研究發(fā)展

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：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)由大量的分子構成，將分子繼續(xù)分割可以得到原子，根據(jù)原子的核式結構模型，原子內(nèi)部有帶正電的原子核，圍繞原子核做高速運動的是核外帶負電的電子。當原子的外界被加熱到足夠高的溫度時，外層電子獲得較高的能量，它們可能會擺脫原子核的電場力的束縛逃逸出來，成為獨立的自由電子。于是，物質(zhì)就變成了由帶正電的原子核和帶負電的一團均勻的“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、負電荷總量相等，所以等離子體其實是電中性的。等離子體在磁場中具有偏轉(zhuǎn)性質(zhì)，它的運動狀態(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方面的推動：氣體放電的研究、天體和空間物理學的研究、受控熱核聚變的研究和低溫等離子體技術應用的研究。等離子體的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個階段：

第一階段：19世紀30年代，法拉第和湯姆孫等人對常見的氣體進行放電現(xiàn)象的研究，開啟了等離子體研究的歷史。19世紀80年代，英國科學家克魯克斯對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20年代，空間等離子體的研究逐步展開。1928年，等離子體學的正式問世。

第二階段：20世紀30年代起，科學界逐步形成等離子體動力的理論。在此階段，學術界對等離子體已經(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、蘇等國家陸續(xù)實現(xiàn)對宇宙的探索，期間發(fā)射出多顆實驗衛(wèi)星，檢測到大量數(shù)據(jù)。宇宙中蘊藏豐富的等離子體，對地球以外區(qū)域的探索也推動了等離子體物理學的發(fā)展。等離子體由此開始成為學術界一個獨立的分支。此階段，科學家利用惰性氣體作為載氣來進行電弧放電產(chǎn)生的等離子體的技術，在多個領域都開始實現(xiàn)應用。

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