等離子體是區(qū)別于固體、液體、氣體的第四形態(tài)。當(dāng)原子被加熱到足夠高的溫度，粒子間的熱運動加劇，外層電子便會擺脫原子核的束縛，成為自由電子，這個過程叫做“電離"。此時，原子核與電子的排布混亂，正負(fù)電荷總量相等，呈電中性，被稱為等離子體。它在地球上所占比重不高，但在宇宙中，等離子體是物質(zhì)存在的主要形式，占據(jù)了宇宙中物質(zhì)總量的99%以上，例如恒星、星際物質(zhì)以及地球周圍的電子層等。

近年來，等離子體在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要性逐漸顯現(xiàn)，被認(rèn)為是一種相對理想的空氣殺菌消毒技術(shù)。以下是關(guān)于等離子體空氣消毒的詳細(xì)介紹：

一、原理

等離子體裝置能持續(xù)不斷地產(chǎn)生高濃度的正負(fù)離子，這些正負(fù)離子在電場作用下，在微生物表面產(chǎn)生的剪切力大于其細(xì)胞膜表面張力。在這個過程中，微生物的壁膜受到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致微生物死亡。

具體來說，一方面，在等離子體中帶負(fù)電的細(xì)菌受電子的排斥更容易向正離子靠近，使它處于正離子的浸漬包圍之中。足夠多的正離子會穿透多孔的細(xì)胞壁，浸透到細(xì)胞內(nèi)部破壞細(xì)胞膜，破壞細(xì)胞電解質(zhì)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

另一方面，在等離子體產(chǎn)生過程中會放出大量紫外光，這種高能紫外光子被DNA等核酸吸收，也能起到殺菌消毒作用。同時，部分帶電的細(xì)菌易被吸引至等離子發(fā)生器的正電極上，正離子在細(xì)菌細(xì)胞膜上大量聚集。隨著正離子濃度增大，細(xì)胞膜上的電勢差逐漸升高，當(dāng)電勢差達到一定的值，細(xì)胞膜會發(fā)生擊穿，從而破壞細(xì)胞內(nèi)的電解質(zhì)，使細(xì)菌滅絕。

再者，等離子發(fā)生器負(fù)極會產(chǎn)生兩倍于正離子個數(shù)的負(fù)離子，負(fù)離子和正離子進行中和，瞬間釋放出高能量，破壞細(xì)菌結(jié)構(gòu)。一部分負(fù)離子被氧氣捕捉，生成負(fù)氧離子，負(fù)氧離子具有很強的氧化性，能夠氧化細(xì)菌中的核酸、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。負(fù)氧離子還能與甲醛等氣味分子發(fā)生反應(yīng)，生成水等無害無味成分。

此外，較高能電子在運動過程中會與氣體分子結(jié)構(gòu)、原子產(chǎn)生非彈性碰撞，其動能轉(zhuǎn)換成激發(fā)態(tài)分子結(jié)構(gòu)（原子），引起超激發(fā)、電離度和水解等過程，產(chǎn)生等離子體。一方面，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的極大電磁場會對病菌細(xì)胞質(zhì)造成嚴(yán)重穿透和破壞；另一方面，其會開啟氣體分子結(jié)構(gòu)鍵，形成一些單原子分子結(jié)構(gòu)和空氣負(fù)離子、OH正離子和隨意氧原子等氧自由基，這些物質(zhì)具備活性和強氧化能力，高自旋粒子又能輻射出紫外光，達到消毒殺菌的效果。

二、優(yōu)勢

1. 高效殺菌：等離子體滅菌消毒效果好，且作用時間短，是高強度紫外線所遠遠不及的。同時，它還能快速降解空氣中的有毒有害氣體及活體病毒、細(xì)菌等，高效殺毒、滅菌、去異味、消煙、除塵，且無有毒有害物質(zhì)產(chǎn)生。

2. 人機共存：等離子體空氣消毒機可以在有人存在的室內(nèi)環(huán)境下使用，同時達到醫(yī)院級別的空氣消毒效果。

3. 安全環(huán)保：等離子體空氣消毒機工作時不會產(chǎn)生紫外線、臭氧等有害物質(zhì)，避免了環(huán)境的二次污染。

4. 應(yīng)用廣泛：等離子體空氣消毒機可用于家庭、學(xué)校、醫(yī)院、商場、辦公室、實驗室、車內(nèi)等多種場所，為人們提供一個清新、健康的環(huán)境。

三、制約因素

要想依靠等離子體實現(xiàn)空調(diào)流動空氣中病菌消殺，必須確保被污染的空氣充分與等離子體接觸，這就要求在空氣流道中產(chǎn)生一道均勻、大面積的等離子體“墻"，從而確保流過的氣體穿“墻"而過，使病菌能夠被一次性消殺。

然而，目前市場上見到的空氣凈化/消殺裝置依然是基于靜電除塵原理，必須使用細(xì)小的電極在局部形成狹小的強電場，其空氣凈化裝置僅能在不到10%的范圍內(nèi)產(chǎn)生等離子體，離覆蓋空氣流道相距甚遠。因此，許多廠商宣傳的所謂等離子體消殺只能作為一種輔助手段，效果有限，主要還是依靠其他技術(shù)來實現(xiàn)凈化和消殺。

此外，要想產(chǎn)生足夠強的等離子體消殺效應(yīng)，需要合適的電場，同時還要確保等離子體發(fā)生裝置不會被強電壓擊穿損壞。這就要求等離子體發(fā)生裝置中必須使用交變或脈沖電壓，而電源體積、重量、功耗和放電的電磁干擾等都有限制。

四、技術(shù)突破

目前已有企業(yè)聯(lián)合高校進行等離子體空氣消殺技術(shù)攻關(guān)，取得突破性研究成果。例如，西空智造聯(lián)合西安交通大學(xué)頂級團隊，研發(fā)出全新的空氣全流道陣列式放電結(jié)構(gòu)+高能脈沖復(fù)合放電模式的空氣斗士等離子體空氣消毒機。

該消毒機的核心技術(shù)，實現(xiàn)了空氣等離子體消毒技術(shù)從常規(guī)靜電、負(fù)離子技術(shù)等“點、線"式向“面"式的跨越、換代發(fā)展，開啟空氣消毒3.0時代。它能滿足空氣消毒、除甲醛、除異味三大需求，解決空氣中病毒細(xì)菌交叉感染的難題和人在環(huán)境下室內(nèi)空氣中冠狀病毒、甲流病毒等消殺難題，并能持續(xù)、高效地除甲醛、甲苯及除異味。

五、應(yīng)用實例

《中國消毒學(xué)雜志》曾發(fā)表《射流型等離子體空氣消毒機對室內(nèi)空氣中微生物殺滅效果的研究》報告，證實了射流型等離子體空氣消毒機對病毒具有較好的殺滅和滅活作用。

報告指出，浙江省疾控中心魏蘭芬團隊開展了射流型等離子體空氣消毒機對室內(nèi)空氣中微生物殺滅效果的研究。通過采用氣溶膠染菌、空氣微生物采樣器采樣和培養(yǎng)方法，觀察雷神等離子噴射消毒機（G1200型號）殺滅室內(nèi)空氣中白色葡萄球菌和大腸埃希菌噬菌體的效果。

實驗室數(shù)據(jù)結(jié)果表明，該空氣消毒機啟動運行60分鐘，對空氣中的白色葡萄球菌的殺滅率可達到99.9%以上，對空氣中病毒（大腸埃希菌噬菌體）的滅活率達到99.99%。其中，對白色葡萄球菌的殺菌效果符合《消毒技術(shù)規(guī)范》中對空氣消毒效果合格的基本要求（殺滅率不低于99.9%）。

綜上所述，等離子體空氣消毒技術(shù)具有高效、環(huán)保、安全等優(yōu)勢，在多個領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷進步和成本的降低，它有望在未來成為主流的空氣消毒技術(shù)之一。