表面能理论
金徕等离子陈工
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表面能是衡量材料表面分子间作用力强弱的物理量，直接决定液体在固体表面的铺展能力和粘接剂在基材表面的附着力。等离子体处理的本质就是通过物理和化学作用改变材料表面能，从而改善其润湿性和粘接性。
6.1.1 表面张力与润湿性
液体表面分子受到内部分子的吸引力，产生向内的拉力，使液面趋于收缩。表面张力γ定义为表面单位长度上所受的力，单位为牛每米或毫牛每米。
润湿性是指液体在固体表面的铺展能力，其好坏取决于固液界面张力与固气、液气界面张力的平衡关系。
杨氏方程（Young’s Equation）：γsv = γsl + γlv cosθ。其中γsv为固气界面张力（即固体表面能），γsl为固液界面张力，γlv为液气界面张力（即液体表面张力），θ为接触角。
当接触角小于90度时，液体润湿固体；当接触角大于90度时，液体不润湿固体。
6.1.2 临界表面张力（Zisman理论）
Zisman发现，同系液体在同一固体表面的cosθ与液体表面张力γlv呈线性关系。外推至cosθ等于1（即接触角为0度）时的γlv值，定义为该固体的临界表面张力γc。
γc是衡量固体润湿性的重要参数，与固体表面能密切相关。
| 材料 | 临界表面张力 γc (mN/m) |
| 聚四氟乙烯（PTFE） | 18 |
| 聚丙烯（PP） | 29 |
| 聚乙烯（PE） | 31 |
| 聚苯乙烯（PS） | 33 |
| 聚氯乙烯（PVC） | 39 |
| 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET） | 43 |
| 尼龙（PA） | 46 |
| 金属（清洁） | 大于500 |
6.1.3 极性分量与色散分量
根据Owens-Wendt理论，表面能可分为色散分量和极性分量两部分。总表面能等于色散分量与极性分量之和。
色散分量（γd）：由伦敦色散力贡献，属于非极性相互作用，存在于所有分子之间。
极性分量（γp）：由偶极-偶极作用、氢键等贡献，与分子极性密切相关。
等离子体处理主要增加极性分量，通过引入含氧或含氮的极性官能团，使原本非极性的聚合物表面获得极性，从而显著提高总表面能。