柔性材料与器件因其具有柔性、轻薄及结构可塑等特性,在电子信息、能源环境以及生物医疗等领域展示出优异的应用前景。柔性纤维材料具有质量更轻、柔性更好、集成性更强等优势,已成为重要的基础材料之一。随着智能可穿戴技术和先进能源的不断深化发展,对柔性纤维材料也提出更高的要求。柔性纤维材料的表界面性能是纤维实现其功能和实际应用的关键。目前有多种方法可以实现对柔性纤维材料表界面性能的调控,但也存在制备工艺繁琐、化学试剂过多等问题。作为一种经典的材料表面改性策略,低温等离子体技术以其高效、环保等特点在纤维材料表界面修饰中应用广泛。特别是运用等离子体技术在柔性纤维表面制备纳米尺度涂层或结构已成为柔性纤维材料功能化的重要途径。然而,单纯气体放电等离子体所引发的化学反应是基于自由基的反应,目标产物的选择性较低。更为重要的是,柔性纤维材料以织物形式存在时会含有大量微孔,容易产生内外表面处理不均匀的现象。近年来,有液体参与气体放电的气液等离子体技术在纳米材料制备与复合方面展现出优异的应用潜力,液体的存在不仅为化学反应路径提供多样选择,还能有效提升纳米材料合成的均匀性,这为柔性纤维材料表界面的均匀纳米构筑提供一种新的思路。本论文旨在根据柔性纤维材料表面功能化的应用需求,设计并构建出适用于纤维功能化的大气压流动式气液等离子体系统和固定式气液等离子体系统,并基于所构建的气液等离子体系统开发出绿色、温和的纳米材料沉积制备体系,分别构筑出玻璃纤维的耐腐蚀表面和碳纤维的金属化表面,实现柔性纤维材料的表面功能化。研究内容主要包括流动式气液等离子体系统的构建与放电特性分析、流动式气液等离子体构筑玻璃纤维的耐腐蚀表面、固定式气液等离子体系统的构建与放电特性分析、固定式气液等离子体构筑碳纤维的金属化表面等,主要内容概括如下:1.根据前期的研究基础和实验探索,设计并构建一种由等离子体发生装置、激发电源模块、气体供给模块、液体供给模块、运动平台模块、等离子体诊断模块等组成的气体直接载液滴的流动式气液等离子体系统。对该系统的电学特性、光学特性以及热学特性进行诊断分析,结果表明该气液等离子体系统可以实现稳定放电,且液体与等离子体中的高能电子、激励态氩原子等活性粒子产生化学反应,确保气液反应的顺利进行,为后续柔性纤维材料表面功能化改性奠定设备基础。2.使用搭建的流动式气液等离子体系统,以有机物单体甲基三甲氧基硅烷（Methyltrimethoxysilane,MTMS）作为反应溶液,利用交流电源产生氩气等离子体射流,在玻璃纤维表面制备出含有硅和氧的耐腐蚀薄膜。系统地研究前驱体溶液的流速变化对沉积制备过程以及所制备薄膜的表面形貌和表面化学结构的影响,得出薄膜物理和化学等功能特性最优条件下的前驱体流速。在此条件下,获得的纳米薄膜可以在浓度为2 mol/L的盐酸溶液中浸泡6小时,证实玻璃纤维耐腐蚀表面的成功构筑。3.根据前期的研究探索和实验分析,设计并构建出一种由等离子体发生装置、激发电源模块、气体供给模块、等离子体诊断模块等组成的以水溶液为阴极的固定式气液等离子体系统。对该系统的电学特性、光学特性以及溶液特性进行诊断分析,结果表明该气液等离子体系统可以实现稳定放电,确保气液反应顺利进行,且溶液中具备多种活性粒子,有助于化学反应的进行,为后续的柔性纤维材料表面功能化改性奠定设备基础。4.以构建的固定式气液等离子体系统为工具,在水溶液中添加金属颗粒,利用高压电源产生气液界面等离子体,在碳纤维表面制备出具有纳米结构的氢氧化物。系统地研究含有金属颗粒的水溶液化学特性的时间演变规律,以及碳纤维表面不同金属化纳米结构的形貌变化。对碳纤维表面金属化纳米结构进行化学结构分析,以证实氢氧化物的生成。碳纤维作为电极材料的电化学性能测试表明,含有金属化表面的碳纤维的电化学性能有所提升,进一步证实碳纤维金属化表面的成功构筑。