前言

等离子体电化学是一个依据气体击穿与离化的等离子体物理学理论研究电化学体系中电极表面反应过程的交叉性学科领域，其学术与工程目标是探究由外电路调控的阴阳极间场特性对电极表面气隙膜形成、离化和气液固复相界面电子传递的影响规律；揭示在有气体的离化热和空化力参与下液固界面气隙膜离化所产生的负电性氧离子，或与阀金属阳极反应生长成氧化物陶瓷层，或对不限于阀金属阳极的表面进行氧化、疏化、空化剥离的作用机理与边界条件。等离子体电化学不仅把等离子体物理学的研究对象从纯气体状态扩展到气液固复相环境，同时把电化学的阴阳极间电场强度提升到可使电极表面气隙膜击穿放电的非稳态状态，使电极表面氧化还原反应由电化学系统的电解质属性主导转变为增添了离化热、空化力及气隙膜离化产物等热力耦合效应共同调控的多因素作用过程。据此，产生了一些新的电极表面涂层制备或剥离去除的学术观点和应用技术。

早期属于等离子体电化学范畴的阳极表面涂层制备新技术开发始于欧洲学者对高电压阳极氧化的伏安特性的研究，此后苏联巴顿研究所系统地研究了包含阳极和阴极在内的电极表面等离子体形成条件与应用技术。20世纪末北京师范大学开展了阳极表面等离子体增强氧化过程的理论研究，西安理工大学等多家高校院所也相继开展微弧氧化系列设备的研制和应用技术开发。由于有了可准确调控阴阳极间电场特性、能够实现不限于负电位金属表面气隙膜非稳态击穿放电的稳态控制的等离子体电化学电控系统，等离子体电化学的理论研究与应用技术开发就由早期的铝、镁、钛等阀金属阳极表面微弧氧化扩展至包含非阀金属在内的金属表面合金化和表面纳米化技术。在几十年的研究过程中，因各研究者的专业领域和科研角度不同，其名称虽历经等离子体氧化、火花放电阳极氧化、微弧氧化、液相等离子体氧化等诸多术语，但对于以铝、镁、钛等阀金属为阳极的等离子体电化学处理已趋同于使用微弧氧化处理这一工程化术语，其他尚处于现象研究阶段的非阀金属等离子体电化学处理，仍因研究者习惯不同而采用等离子体电化学合金化处理或等离子体电化学表面纳米化表述。各国学者经过近半个世纪的研究，对等离子体电化学的理论认识日渐清晰，它在某些方面的应用技术日趋成熟，特别是诸如铝、镁合金面的微弧氧化处理已列入多种产品的处理规范或标准，但到目前，尚没有系统介绍等离子体电化学基本原理和应用技术的专著供大家参考。我们以该领域众多学者几十年研究成果为基础，归纳整理后写成此书，以期能有助于本领域学者和工程技术人员进行理论研究和应用技术开发。鉴于著者水平有限，书中难免会有疏漏等不足，敬请读者批评指正。

本书创作过程中得到杨巍博士、米天健博士、李洪涛博士、孙楠博士、葛延峰等人的大力协助，在此表示感谢。同时感谢在写作过程中给予大力支持和帮助的其他有关人员。

蒋百灵蒋永锋
2021年1月