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经过几十年的发展，等离子体电化学理论研究和应用技术开发不断拓展。早期归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拓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、钛等以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，本文主要系统介绍金属表面微弧氧化技术的理论和研究应用。
等离子体电化学系统中，施加脉冲电压到一定值，溶液中电子传输在液固界面因接触电阻而产生的焦耳热加热界面附近的溶液。液固界面导热系数差异大而散热不及时引起溶液汽化，结果在电极表面产生气隙膜而包裹其表面。进一步提高脉冲电压，气隙膜击穿产生等离子体，以近乎云团状辉光分布于电极表面。调控纳秒脉冲电源电压幅值、频率、上升沿和占空比达到一定值，气固界面沿面均匀分布的云团状辉光聚缩为非连续离散分布的微弧团簇。随粗糙度微观表面凹凸的演变，形成自反馈和自组织迁移，随机离散分布沿面，呈现出微弧团簇运动的现象，这种微弧团簇小至纳米尺度的小电弧集群称为微弧。通过调整两个脉冲间隔，实现电极表面离散微弧诱发自组织反应非连续的纳米尺度重构和原子剥离，为制备三维尺度纳米颗粒薄膜提供了气固凝聚离子沉降创造加工条件，为开发持续调控场发射电子、等离子体超声波空化剥离理论和关键技术以及微弧氧化在金属与半导体材料表面改性和微细加工领域的应用提供支撑。