金刚石粉末凭借其超高硬度、优异的耐磨性和出色的热导率，成为了不可或缺的材料。然而，金刚石粉末表面具有较强的疏水性。这一特性使其在与水接触时，水分子难以在其表面铺展。在许多实际应用场景中，这种疏水性成了阻碍。在某些需要将金刚石粉末均匀分散在水溶液中进行加工的工艺里，由于其疏水性，金刚石粉末会在水中团聚，无法均匀分散，导致加工效果大打折扣。在制备高性能复合材料时，疏水性使得金刚石粉末与亲水性的基体材料之间难以形成良好的界面结合，影响了复合材料的整体性能。 因此，提高金刚石粉末的表面亲水性，成为了拓展其应用范围、提升应用效果的关键所在。
传统解决方法的困境
为了解决金刚石粉末的疏水性问题，科研人员和工程师们尝试了多种传统方法，但这些方法在实际应用中都暴露出了各自的局限性。
化学镀镍前处理是一种较为常见的方法 ，但其过程较为繁琐。首先要进行碱洗除油，以去除金刚石表面的污垢；接着进行酸洗粗化，通过强酸的腐蚀作用增强其表面的亲水性；之后还需经过敏化、活化、还原等一系列步骤，之后才能进行化学镀镍。这一过程不仅需要使用多种化学试剂，而且对操作条件要求严格 ，整个流程下来成本较高。而且，在化学镀镍过程中，镀液的性质并不稳定。
酸碱处理也是常用手段之一。通过强酸或强碱溶液的浸泡，试图改变金刚石粉末表面的化学性质，从而提高其亲水性。然而，这种方法存在明显的缺陷。一方面，酸碱溶液具有强腐蚀性，对设备的要求很高，需要使用耐腐蚀的容器和设备，而且，酸碱处理对金刚石粉末的表面结构可能会造成一定的损伤，影响其本身的性能。另一方面，酸碱处理后的废水含有大量的酸碱物质和重金属离子，如果直接排放，会对环境造成严重的污染。
还有一些其他的表面处理方法，如使用表面活性剂。表面活性剂可以降低液体的表面张力，使水分子更容易在金刚石粉末表面铺展。但表面活性剂的添加量难以控制，添加过少，效果不明显；添加过多，可能会引入杂质，影响金刚石粉末在后续应用中的性能。而且，表面活性剂在某些情况下可能会与金刚石粉末发生化学反应，导致其性能下降。
真空滚筒等离子清洗机
在解决金刚石粉末疏水性的问题下，真空滚筒等离子清洗机的出现带来了新的变化。
真空滚筒等离子清洗机主要由真空系统、等离子发生系统、滚筒旋转系统、控制系统以及气体供应系统等部分构成，其工作原理基于等离子体与物质表面的相互作用。在真空环境下，通入的气体在高频电场的作用下被电离，形成包含离子、电子、自由基等活性粒子的等离子体。这些活性粒子具有较高的能量，当它们与金刚石粉末表面碰撞时，会发生一系列复杂的物理和化学反应。物理作用方面，离子和电子的高速轰击能够去除金刚石粉末表面的污染物和杂质，同时使表面微观结构发生改变，增加表面粗糙度，从而提高表面的亲水性。化学作用方面，自由基等活性粒子能够与金刚石表面的碳原子发生化学反应，引入亲水性的官能团，如羟基、羧基(-OH、-COOH)等，进一步增强其亲水性。
真空滚筒等离子清洗机具有独特的优势。对于粉末状物质的处理滚筒式清洗具有结构优势，其滚筒结构能够让金刚石粉末在旋转过程中充分暴露在等离子体中，实现全方位、均匀的处理。并且可以根据需要，选择多种气体进行处理，能够更彻底地去除金刚石粉末表面的杂质和污染物，实现更高效的表面改性，显著提高其亲水性。 此外，选择等离子体处理还具有较好的可控性和重复性，通过精确的控制系统，保证每次处理的效果稳定一致，这对于大规模工业生产来说尤为重要。
处理后的金刚石粉末表面微观结构发生了根本性的变化。通过扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等微观分析手段可以清晰地观察到，原本光滑的金刚石粉末表面变得粗糙且具有更多的微观孔隙和沟壑。这些微观结构的变化不仅增加了表面能，还为亲水性官能团的附着提供了更多的位点。 从化学成分分析来看，X 射线光电子能谱（XPS）测试结果显示，处理后的金刚石粉末表面氧元素和氢元素的含量明显增加，这表明大量的亲水基团，如羟基、羧基等，成功地引入到了表面。这些微观结构和化学成分的改变，共同作用，使得金刚石粉末的表面亲水性得到了显著提升 。
工业运用中的实际效果
在复合材料制备领域，使用经过真空滚筒等离子清洗机处理的金刚石粉末，展现出了令人瞩目的性能提升。在制备金刚石增强金属基复合材料时，由于金刚石粉末亲水性的提高，其在金属基体中的分散性得到了极大改善。传统方法制备的复合材料中，金刚石粉末容易团聚，导致材料内部应力分布不均匀，影响材料的力学性能。而采用处理后的金刚石粉末，团聚现象明显减少，能够均匀地分散在金属基体中。这种良好的分散性和界面结合，使得复合材料的硬度、强度和耐磨性都得到了显著提高。与未处理的金刚石粉末制备的复合材料相比，硬度提高了 20% - 30%，拉伸强度提高了 15% - 25%，耐磨性提高了 30% - 50% ，大大提升了复合材料的综合性能。
在电子器件制造领域，处理后的金刚石粉末同样发挥了重要作用。在制作高功率电子器件的散热模块时，需要将金刚石粉末与导热胶混合，以提高散热性能。未经处理的金刚石粉末由于疏水性，与亲水性的导热胶难以均匀混合，导致散热模块的热导率较低。而经过等离子清洗机处理后，金刚石粉末的亲水性增强，能够与导热胶充分混合，形成均匀的散热体系。在半导体芯片的制造过程中，处理后的金刚石粉末用于芯片的磨削和抛光工艺，由于其亲水性好，在研磨液中的分散性更佳，能够实现更精密的加工，提高芯片表面的平整度和光洁度，从而提升芯片的性能和良品率。
