時間:2020-11-10 來源:

是物質的第四態
可能絕大多數人的回答會是固、液、氣三種。
然而,你身邊的“學霸”會展示出驕傲的神情:No!還有第四態——等離子體!
是的,早在19世紀中葉,物質的第四態即等離子體態就已經被William Crookes發現。
為什么絕大多數人會把等離子體排除在考慮之外呢?因為,我們平時一般只多見冰加熱融化,以及水變成蒸汽,而等離子體是一個較為專業的領域,并不是我們的常識。
怎么才能產生這種形態呢?
答案就是:對氣態物質進一步施加足夠的能量例如電場和磁場等,就能使氣態發生“電離”,變為等離子體,成為“物質的第四態”。

但是將氣體加熱到一定的程度,氣體原子中的電子,就獲得了足夠的能量,這種能量使得電子能夠克服引力,逃逸出來變成自由電子,就像脫韁的野馬不受原子核的束縛。
這一使得電子與原子核分離的過程,就叫做“電離”。
它在生活中很常見
要說制造等離子體,大自然的“鬼斧神工”當屬第一,閃電、極光,都是大自然的杰作:
閃電:雷雨云聚集的電荷,使云內不同部位之間,或者云與地面之間,形成了很強的電場,足以把大氣層擊穿而形成等離子體,并發出耀眼的閃光。

除了自然界的等離子體,為了更好地利用這種物質狀態,人們也制造出了各種等離子體:
比如街上璀璨的霓虹燈,是由玻璃管內的特殊氣體在強電場下發生電離,而形成的一種等離子體,由于不同的氣體放電會發出不同顏色的光,因此經設計師巧妙安排后就能組合成一幅幅五顏六色的圖案。
很酷炫 很硬核!
在半導體領域,等離子體技術在制造過程中發揮了巨大作用。以芯片制造為例,等離子體是必不可少的工序。

其次在刻蝕方面,等離子體技術能夠去除掉光刻機處理后殘留下的光刻膠,從而完整地將掩膜圖形復制到硅片表面。在科創版上市的中微半導體設備(上海)股份有限公司為“中國芯”提供了有力支撐。
最值得一提的是在薄膜沉積方面,等離子體增強氣相沉積技術可以為半導體器件提供均勻致密的納米薄膜。
等離子體的另一個硬核應用,即是國際熱核聚變實驗堆計劃(又稱“人造太陽”)?
為解決地球的能源問題,歐盟、中國、韓國、俄羅斯、日本、印度和美國共同啟動了國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃,是利用高溫等離子體實現可控核聚變,從而實現巨大能量的持續穩定輸出,解決人類社會能源問題和環境問題、推動人類社會可持續發展。
目前,我國“人造太陽”的國家大科學裝置——全超導托卡馬克核聚變實驗裝置東方超環已實現了穩定的101.2秒穩態長脈沖高約束等離子體運行,創造了新的世界紀錄,是真正的“國之重器”!
除此之外,等離子體的清洗活化和涂層技術還可以應用工業電子、汽車交通、航空航天等領域,讓產品的親水性、粘結性等表界面性能得到有力提升。
相信隨著等離子體技術的不斷發展,“中國芯”能發展得越來越好,“人造太陽”也終將實現。更多未知的領域里,人們也將感受到等離子體的“魔力”。甚至真的可以像《流浪地球》中所說的一樣,拯救地球,也未可知!
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