پلیمریزاسیون پلاسما به تشکیل مواد پلیمری با استفاده از حالت پلاسما مونومرها یا گونه های واکنشی ایجاد شده در حالت پلاسما اشاره دارد. پلاسما چهارمین حالت ماده است که عمدتاً از گاز یونیزه تشکیل شده و بی طرفی کلی الکتریکی را حفظ می کند. پلاسما مورد استفاده در تشکیل مواد پلیمری به اصطلاح "پلاسما با درجه حرارت پایین" یا "پلاسما با فشار پایین" است ، که در آن تعادل حرارتی بین الکترون ها ، یون ها و گونه های خنثی حفظ نمی شود. انرژی جنبشی (kT) الکترونها ، بیان شده در دمای الکترون ، در مجاورت 60 000 K است ، در حالی که مقادیر مربوطه برای یونها و گونههای خنثی اغلب در محدوده 300-500 K است.
پلاسمای دمای پایین را می توان به طرق مختلف ایجاد کرد. کاربردی ترین ، برای تشکیل مواد پلیمری در آزمایشگاه ها و کاربردهای صنعتی ، تخلیه درخشش الکتریکی است که با استفاده از منابع قدرت متنوع مانند DC و مایکروویو ایجاد می شود. بنابراین ، اصطلاح "پلیمریزاسیون تخلیه درخشش" مترادف با "پلیمریزاسیون پلاسما" استفاده می شود ، اگرچه پلاسماهای تخلیه درخشان تنها یک جنبه از پلاسماها را نشان می دهند. استفاده از پلاسما با درجه حرارت بالا برای مواد آلی به دلیل ویژگیهای ناپایدار حرارتی آنها عملی نیست. از سوی دیگر ، پلیمریزاسیون پلاسما محدود به مواد آلی نیست و سنتز پلاسما از مواد معدنی باید در اصل در پلیمریزاسیون پلاسما گنجانده شود. برخی از جزئیات در مورد پلیمریزاسیون پلاسما که در این مقاله ذکر نشده است ممکن است در مراجع عمومی یافت شود. 1-6
اگرچه حالت پلاسما به طور کلی با یونیزاسیون گازها مشخص می شود و یونیزاسیون گام اساسی در ایجاد پلاسماها است ، اما جمعیت یون ها در پلاسما با فشار پایین در مقایسه با گونه های خنثی اندک است. ترشحات درخشان معمولی که برای پلیمریزاسیون پلاسما مونومرهای آلی مورد استفاده قرار می گیرند ، تقریباً میلیون ها گونه خنثی تر از یونها دارند. از این نظر ، مقایسه نقش یونیزاسیون در پلیمریزاسیون تابشی و پلیمریزاسیون پلاسما جالب است.
در پلیمریزاسیون مونومرهای وینیل با تابش یونیزه کننده ، مانند تابش γ ، به نظر می رسد ارتباط مستقیمی بین یونیزاسیون مولکولها و شروع پلیمریزاسیون وجود دارد ، اگرچه غلظت لحظه ای گونه های یونیزه بسیار کم است. یونیزاسیون اولین مرحله پلیمریزاسیون در پلیمریزاسیون تابشی است .8 در مقابل ، غلظت لحظه ای یونهای تشکیل شده در پلیمریزاسیون پلاسما بسیار بیشتر است ، اما تشکیل پلیمر مستقیماً با یونیزاسیون ارتباط ندارد. اکثر گونه های واکنشی که در تشکیل پلیمر شرکت می کنند در فرایندهای موازی با یونیزاسیون تشکیل می شوند.
تشکیل گونه های واکنشی که در تشکیل مواد پلیمری استفاده می شوند در پلاسما صورت می گیرد. بسته به محل فرآیندهای بعدی تشکیل پلیمر ، پلیمریزاسیون پلاسما را می توان به دو دسته عمده تقسیم کرد: (1) پلیمریزاسیون حالت پلاسما و (2) پلیمریزاسیون ناشی از پلاسما. به عبارت ساده ، پلیمریزاسیون حالت پلاسما رسوب خلاء پلیمرهای پلاسما است. پلیمریزاسیون ناشی از پلاسما ، پلیمریزاسیون فاز متراکم (مایع و جامد) مونومرها است که توسط عمل پلاسما آغاز می شود. دومی اغلب به عنوان پلیمریزاسیون با شروع پلاسما شناخته می شود. با این حال ، "پلیمریزاسیون ناشی از پلاسما" مناسب تر به نظر می رسد ، زیرا پلیمریزاسیون توسط گونه های واکنشی ایجاد می شود که تحت تأثیر پلاسما ایجاد شده اند ، نه توسط خود پلاسما.
رسوب پلیمرها از مونومرها در خلا در واکنشهای پلیمریزاسیون معمولی اتفاق نمی افتد. به عنوان پلیمر به نظر می رسد که پلیمریزاسیون حالت پلاسما یک استثناء است که در آن مواد پلیمری از خلاء رسوب می کنند. یکی دیگر از نمونه های قابل توجه پلیمریزاسیون رسوب خلاء ، رسوب خلاء حرارتی مشتقات پاراسیکلوفن معروف به "پلیمریزاسیون پاریلن" است. مطالعات اخیر بر مبانی پلیمریزاسیون پاریلین 10-14 شباهت قابل توجهی را بین پلیمریزاسیون پلاسما و پلیمریزاسیون پاریلن نشان داده است و به نظر می رسد هر دو فرایند بخش عمده ای از پلیمریزاسیون رسوب خلاء را تشکیل می دهند. جای تعجب نیست که همان اصول اساسی تشکیل پلیمر در خلا برای هر دو فرایند اعمال شود.