大气压冷等离子体有哪些特点和应用？

等离子体是一种物质的第四态，是由离子、电子、中性粒子及光子所组成的物质聚集态，通常也被定义为当气体中的原子电离后所形成的正负带电粒子数基本相等的导电体。按照产生等离子体的环境压力的不同，等离子体可以在低气压、中等气压和高气压下产生和维持。大气压冷等离子体就是在大气压即高气压条件下，产生的一类气体温度接近于室温、处于高度非平衡状态的等离子体。那么，接下来就与大家一起探讨大气压冷等离子体特点、应用以及相关的科学技术研究。

1 大气压冷等离子体的特点

在大气压开放环境条件下产生和维持等离子体，与低气压密闭环境条件下的一个显著的不同在于真空系统的存在与否。从等离子体实际应用的角度来看，由于在大气压开放条件下无需真空系统，一方面，等离子体自身的产生和维持系统变得简单、设备的制造和维护成本大大降低，等离子体源具有更好的移动性；另一方面，从等离子体材料加工的角度来看，真空系统的移除不仅使被加工的材料尺寸原则上不再受到真空腔的限制，而且整个工艺过程易于实现自动化的连续生产，整个工艺流程的时间明显缩短，从而使得等离子体材料加工的成本大大降低。

2 大气压冷等离子体的应用领域

真空系统的移除使得大气压放电等离子体，尤其是大气压冷等离子体的应用领域得到了很大的拓展，如等离子体生物医学、流动控制、助燃、环境保护及战地生化洗消等应用都是在低气压封闭环境中无法完成的。下图简单列举了一些大气压冷等离子体在生物技术及生物医学上的应用。

3 大气压等离子体科学与技术的研究

从等离子体放电机制和特性的基础研究来看，大气压放电等离子体通常是在开放空气环境下产生和维持的，且等离子体工作气体处于流动状态。一方面，由于大气压条件下气体粒子间平均自由程较低气压条件下要短得多，当电子从外电场获得能量后，它将通过频繁的碰撞过程与重粒子进行能量交换；另一方面，等离子体中的各种活性粒子将随着气体做宏观的整体运动，并与环境气体间进行质量、能量和动量的交换。

大气压条件下等离子体体系中电、磁、热、流动、化学反应多物理场耦合机制的研究还有待于深入开展。因此，发展面向实际应用的大气压等离子体科学与技术的应用基础研究势在必行。

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