在等离子体中，粒子能量大多处于几个到几十个电子伏特的数量级。电子的能量通常为0–20eV，离子约为0–2eV，亚稳态粒子约0–20eV，紫外/可见光对应3–40eV，自由基约0–20eV。常见化学键的解离能落在若干eV的区间内，因而等离子体中的大部分粒子能量超过这些键能，能够引发化学键的断裂或重组，促使大分子降解、材料表面与外部单体发生反应。电子、激发态分子/原子、自由基、光子等粒子的共同作用带来丰富的化学活性。伟德国际1946

常见化学键能的分布简要概览（单位：eV）：H–C约3.2–4.7、C=C约3.3–7.5、C=O约5.5、H–N约2.1–4.7、C≡C约10、N–N约0.4–2.9、H–O约3.4–5.2、C–N约1.2–3.1、O–O约1.6–2.5、C–C约2.6–5.2、C–O约0.95–3.0、O–N约1.0–2.2。

低温等离子体的核心特征是以带电粒子为主，受外部场的作用，存在多种基本过程并与固体表面发生复杂相互作用，具备独特的光、热、电等物理特性，能够对多种材料实现表面改性。其改性具有以下显著优势：仅作用于材料表层（埃级到微米级），不会显著改变基体的体相性质；处理时间短，效率高；无污染，无需废液废气处理，降低成本与能耗；工艺简便、易于规模化应用。

低温等离子体表面改性已广泛应用于电子、机械、纺织、航天、印刷、环保与生物医学等领域。常见的改性路径包括等离子体表面刻蚀、等离子体气相沉积、等离子体表面接枝和等离子体粘接等。

等离子体刻蚀通过在放电区域使用非反应性气体等离子体，使材料表面被去除并形成微观粗糙度，同时引入活性基团，从而显著提升粘附性与吸湿性。刻蚀后的表面性能往往并非稳定，随时间推移可能因极性基团的失活、活性基团的转移或重组而衰退。

在表面改性中，等离子体化学气相沉积是一种发展较早的技术。其基本思路是在真空腔内引入载气与反应气，在基底表面发生反应形成涂层。沉积过程与刻蚀过程并存，具体比例取决于气体性质与基体。通过在有机薄膜上实现覆盖，可以赋予基底耐磨、耐腐蚀或导电等性能。该方法的优点包括良好的绕镀性、低温加工、干膜无孔、薄膜致密且高度交联，适合复杂形状的零件大批量生产。

等离子体物理气相沉积则涵盖蒸发镀、溅射镀与离子镀等方式。其基本过程通常包括物料蒸发、迁移到基底表面并成膜。蒸发镀设备简单、沉积速率高、成本低，但对真空度要求高、绕镀性较差且沉积粒子能量低，易导致结合强度相对较低；溅射镀在相对宽的真空区间内通过离子轰击靶材使其原子逸出并沉积，能获得更好的涂层附着力；离子镀则在沉积过程中持续以离子轰击基底与薄膜，必要时还引入专门的离子束进行离子增强沉积，以提升膜层的致密性与结合力。

稳定性仍是等离子体刻蚀面临的主要挑战之一。为解决这一问题，接枝成为行之有效的手段之一，即通过在等离子体活化的基底表面引入具有特定性能的单体，获得所需的功能化表面。常见的接枝方式包括：气相接枝、无氧液相接枝、有氧接枝和一步接枝等。通过接枝可以实现极性官能团的引入、表面粗糙度的提升以及表面能的增强，从而显著改善黏结性能。

等离子体技术在提高粘接性方面具有明显效应：向聚合物和金属表面引入如-C–O、-OH、-COOH等含氧官能团，提升表面自由能与润湿性，并通过表面粗糙化实现机械互锁，进而增强涂层与基材之间的结合强度。这使得等离子体预处理在纤维增强树脂及相关材料的粘接改性中具有重要应用价值。

将高能球磨与介质阻挡放电等离子体相结合，在粉体处理阶段通过机械破碎提升暴露的表面积，增强等离子体与材料表面的接触与作用深度。该组合在金属合金化、二维材料制备、石墨烯包覆、锂钠离子储能材料表面改性以及材料非晶化等领域展现出显著成效，相关工业化设备与工艺也在持续完善中，促进高校和企业的协同转化。