隨著全世界對生物質(zhì)煉制的深人研究，新的生物煉制技術(shù)不斷涌現(xiàn)，低溫等離子體技術(shù)以其獨(dú)特的化學(xué)活性和高能量成為具有前景的生物質(zhì)煉制技術(shù)之一。等離子體通常與固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)并列，被稱為物質(zhì)的第四態(tài)，根據(jù)其體系的能量、溫度和離子密度的不同，通常分為高溫等離子體和低溫等離子體。高溫等離子體主要應(yīng)用于能源領(lǐng)域的可控核聚變，而低溫等離子體與現(xiàn)代工業(yè)關(guān)系更加密切。


低溫等離子體是指電子溫度高而體系溫度低的等離子體，其中電子溫度可達(dá)10000K以上，而離子和原子之類重粒子溫度可低到300-500K。電子與重粒子之間巨大的溫度差異，具有兩方面的作用。
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一方面，電子具有足夠的能量使反應(yīng)物分子激發(fā)、電離和解離，另一方面，體系得以保持低溫乃至接近室溫。在電極間高壓電場的作用下，產(chǎn)生大量的高能粒子如電子、離子、分子、中性原子、激發(fā)態(tài)原子、光子和自由基等，而粒子的總正負(fù)電荷數(shù)相等，宏觀上呈電中性。
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低溫等離子體空間富集的高活性粒子，具有如下特性：活性的氣氛，高活性粒子在電場的作用下具有很高的動(dòng)能以及內(nèi)能，為化學(xué)反應(yīng)提供了活化能，具備了化學(xué)反應(yīng)的可能性。生物基產(chǎn)品的生產(chǎn)過程即為物理化學(xué)作用下，生物質(zhì)基質(zhì)中化學(xué)鍵的斷裂解聚與新化學(xué)鍵的形成-聚合過程。
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由于低溫等離子體中的絕大多數(shù)的活性粒子能量高于生物質(zhì)原料中常見的化學(xué)鍵的鍵能， 因此低溫等離子體具有足夠的能量斷開生物質(zhì)原料中的化學(xué)鍵，具備了與生物質(zhì)基質(zhì)發(fā)生聚合與解聚反應(yīng)的可能性，在生物質(zhì)煉制領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
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低溫等離子體生物質(zhì)煉制機(jī)理，為生物質(zhì)高效、清潔煉制提供一種新途徑。生物質(zhì)資源成分豐富、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在進(jìn)化過程中，形成了一系列抗降解的天然屏障。采用生物、物理和化學(xué)等方法改變或去除其結(jié)構(gòu)和組成的屏障，是生物質(zhì)資源高效煉制研究的重點(diǎn)。
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采用氧氣或空氣低溫等離子體產(chǎn)生的高能粒子撞擊紡織棉纖維，取代常規(guī)的化學(xué)濕法加工工序。通過對紡織纖維或織物表面蠟質(zhì)的刻獨(dú)和基團(tuán)的引入，使纖維表面附著物分子發(fā)生氧化分解反應(yīng)，分子鏈被切斷拜生成碳酸氣和水而被去除，另有部分低分子被氧化，形成含有-OH、-COOH等易溶于水的基團(tuán)物質(zhì)而被去除，解除紡織纖維角質(zhì)層、果膠等形成的天然屏障。
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同樣，可通過低溫等離子體解除秸稈表面的角質(zhì)，果膠等天然抗降解屏障，使其滲透性提高10-100倍，這將有助于秸稈等生物質(zhì)資源的酶解轉(zhuǎn)化。
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另外，低溫等離子體溫度低，不會對菌種造成熱損傷，面落性新子濃度高，可以產(chǎn)生明顯的誘變效果，因此，低溫等離子體也應(yīng)用于生物質(zhì)預(yù)處理/煉制過程微生物的選育、改造。
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低溫等離子體技術(shù)不使用酸、堿等強(qiáng)腐蝕性化學(xué)物質(zhì)，反應(yīng)過程無污染，對人體無傷害，對設(shè)備無腐蝕，整個(gè)工藝過程及其產(chǎn)物對環(huán)境友好。生物質(zhì)的低溫等離子體改性技術(shù)具有污染少， 不損傷基體性能、高效、所需能量遠(yuǎn)比熱化學(xué)反應(yīng)低等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于生物質(zhì)改性領(lǐng)域，如木材改性、紡織纖維改性、淀粉改性、木塑制備、生物質(zhì)原料酶分子接觸通道的改性等。
　　

生物質(zhì)原料如木材、紡織纖維等離子體改性后，表面的化學(xué)組分和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生大量的自由基，引人許多極性基團(tuán)，從而使表面性能獲得優(yōu)化，如材料表面粗糙度增加、表面積增加、摩擦性能改變、親水性變化、黏結(jié)性變化、表面化學(xué)成分變化、形成活化基團(tuán)和新基團(tuán)、表面能的變化、與外界物質(zhì)的結(jié)合能增強(qiáng)、引人具有生物活性的分子或生物酶，提高其生物相容性等。