物质的第四态──等离子体

如果气体被持续加热到一定温度，气体中的分子将分解成原子并电离，形成由离子、电子和中性粒子组成的气体。这种状态称为等离子体。等离子体通常被认为是固体、液体和气体之外的第四种物质。等离子体和气体的性质差别很大。

电离等离子体和普通气体的最大区别在于它是电离气体。由于带负电荷的*电子和带正电荷的离子的存在，它是一种具有高导电性的良导体。与普通气体不同，等离子体包含两到三种不同的组成粒子:*电子、带正电荷的离子和非电离原子。对于轻度电离的等离子体，离子温度通常比电子温度低得多，这被称为“低温等离子体”。高度电离的等离子体被称为“高温等离子体”，因为它的离子温度和电子温度都很高。与普通气体相比，等离子体组成粒子之间的相互作用也大得多。

自1879年发现以来，等离子体已被应用于机械加工、化工、冶金、发电、作物育种等领域，显示出其独特的魅力。

等离子加工

等离子喷枪产生的高温高速射流可用于焊接、堆焊、喷涂、切割、加热切割等机械加工。等离子弧焊接比钨极氩弧焊快得多。1965年问世的微等离子弧焊的焊炬尺寸只有2 ~ 3毫米，可用于加工非常小的工件。等离子弧堆焊可用于在部件上堆焊耐磨、耐腐蚀、耐高温的合金，用于加工各种特殊的阀门、钻头、刀具、模具、机械轴等。利用电弧等离子体的高温和强喷射力，可以在工件表面喷射金属或非金属，提高工件的耐磨性和耐腐蚀性。耐高温氧化、抗震等。等离子切割使用电弧等离子将切割的金属快速局部加热到熔融状态，同时使用高速气流吹掉熔融金属以形成狭窄的切口。等离子加热切割是在切割工具前适当地建立一个等离子弧，使金属在切割前被加热，以改变加工材料的机械性能，使其易于切割。与传统的切割方法相比，该方法的工作效率提高了5 ~ 20倍。

等离子化学

等离子体或其中的活性粒子和辐射的高温被用来促进某些化学反应以获得新的物质。例如，通过电弧等离子*备氮化硼超细粉末，通过高频等离子*备二氧化钛(二氧化钛)粉末等。

等离子冶金

自20世纪60年代以来，人们一直使用热等离子体来熔化和提炼金属。现在，等离子弧熔炼炉已广泛用于熔化耐高温合金和精炼高级合金钢。它也可以用来促进化学反应和从矿物中提取所需的产品。

等离子表面处理

金属或非金属固体表面的冷等离子体处理可以显著改变固体的表面性质。例如，在光学透镜的表面上沉积10微米的硅氧烷单体膜可以提高透镜的抗划伤性和反射指数。涤纶织物的冷等离子体处理可以改变其表面润湿性。这项技术也常用于清洁和蚀刻金属固体表面。

等离子体发电

燃烧产生的等离子体也用于磁流体发电。

等离子推进

自20世纪70年代以来，人们利用电离气体中电流和磁场相互作用产生的高速气体喷射产生的推力来产生磁等离子体动力推进器和脉冲等离子体推进器。它们的比冲(火箭排气速度与重力加速度之比)远高于化学燃料推进器，后者已成为空间技术中一种理想的推进方法。