[发明专利]一种延长聚酰亚胺介质阻挡放电等离子体激励器使用寿命的表层改性装置与改性方法

说明书

公开一种延长聚酰亚胺介质阻挡放电等离子体激励器使用寿命的表层改性装置，包括：充有惰性气体的第一气瓶(101)、充有氟气/惰性气体混合气体的第二气瓶(102)、反应釜(103)、第二阀门(105)、第四阀门(106)、第三阀门(107)、第一阀门(109)、气压计(108)、测温元件(110)、加热装置(113)、真空泵(111)和尾气处理装置(112)。还提供对激励器表面氟化处理的具体操作过程。在密闭容器中放置待处理的等离子体激励器，通过氮气持续、反复充入和抽出反应釜，赶走内部的空气及水分。然后抽真空，向密闭反应釜内充入氟气/惰性气体混合气体，在保持一定的温度、压力环境下，持续反应一段时间，生成具有三层阻挡介质结构(氟化层‑聚酰亚胺层‑氟化层)的等离子体激励器。利用该方法可以较大幅度地提高等离子激励器的放电使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种延长聚酰亚胺介质阻挡放电等离子体激励器使用寿命的表层改性装置及改性方法，属于等离子体技术领域，关联于材料表面改性、电气绝缘材料等工程与技术领域。

背景技术

等离子体流动控制是一种基于等离子体激励的新概念主动流动控制技术，其特点是通过改善飞机机翼表面流场来减小飞行阻力，提高飞机的操纵性、稳定性，相比传统的被动流动控制方法优势是结构简单、无运动部件、运行频带宽等。目前，等离子体流动控制中最常用的方法是表面介质阻挡放电，其执行元件又被称为“等离子体激励器”，典型的结构包括表面高压裸露电极、中间绝缘阻挡介质和掩埋接地电极；典型的作用方式是基于等离子体电流体动力诱导的空气射流；典型的作用机理是当升高电极两端的电压超过一定的阈值时，电极附近的空气被击穿电离形成等离子体，等离子体中的带电粒子在电场的作用下运动，通过离子与中性气体分子的碰撞，诱导近壁面气体的宏观加速，形成近壁面气体射流，用于飞机在飞行过程中的流动控制。

聚酰亚胺作为一种特种工程材料，是20世纪60年代发展太空的大背景下开发的新型耐热型树脂，也是被公认的最成功的一种树脂。由于其耐高低温、高绝缘性、耐腐蚀、耐辐射等优点，是航空航天领域中必不可少的材料，近年来也被用作等离子体激励器的绝缘阻挡介质。然而，在激励器长期放电使用的过程中，放电区域聚酰亚胺介质的老化问题不容忽视，老化不仅会导致激励器放电过程中损耗功率的增大，降低其工作效率，而且会危及激励器的健康运行状态，长时间老化后介质击穿的现象也会时有发生。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述聚酰亚胺阻挡介质存在的缺陷，通过等离子体激励器表层改性来延长其使用寿命，以制备长寿命的表面介质阻挡放电等离子体激励器。

本发明采用的技术方案是：在密闭容器中放置待处理的等离子体激励器，通过惰性气体持续、反复充入和抽出反应釜，赶走内部的空气及水分。然后抽真空，向密闭反应釜内充入氟气/惰性气体混合气体，在保持一定的温度、压力环境下，持续反应一段时间，生成具有氟化层的阻挡介质结构等离子体激励器。

本发明的延长聚酰亚胺介质阻挡放电等离子体激励器使用寿命的表层改性装置包括：充有惰性气体的第一气瓶101、充有氟气/惰性气体混合气体的第二气瓶102、反应釜103、第二阀门105、第四阀门106、第三阀门107、第一阀门 109、气压计108、测温元件110、加热装置113、真空泵111和尾气处理装置112；其中

反应釜103由中空圆柱形腔体和中空半球形密封盖两部分组成，两者通过密闭连接装置连接；

反应釜103的圆柱形腔体挨近底部的侧面开有通孔，用于布置加热装置113；

反应釜103的密封盖上开有可内外联通的四个接口，分别为：气体输送接口，用于连接第一气瓶101和第二气瓶102；气体抽出接口，用于连接真空泵 111；气压测量接口，用于连接气压计108，气压计108用于监控反应釜103内气压状态的变化；温度测量接口，用于连接测温元件110，测温元件110一方面用于监控反应釜内温度的变化，另一方面将该温度变化及时反映输出给加热装置113，以便与加热装置113协调运作，共同控制反应釜103内温度；