辉光放电生成的低温等离子体因具有放电均匀性好、活性粒子丰富、功率密度适中等优点，因此在材料表面改性、薄膜沉积、空气净化等领域都极具应用价值。但由于在大气压空气中直接形成辉光放电具有一定难度，因此严重限制了辉光等离子体的工业化应用。
　　本文引入了微放电的概念，通过对强非均匀电场的构造及额外初始电子的提供，利用表面介质阻挡的方式，提出了一种在大气压空气中形成大面积表面辉光放电等离子体的方法。形成了多种微米级电极结构，并产生了多种形式的大面积大气压空气表面辉光放电等离子体。分析了这些结构及产生的等离子体应用于高效的、有工业化潜力的针对高分子聚合物、高性能材料表面功能化的可能性，搭建了辉光放电等离子体材料表面改性平台，讨论了电场、电极参数、处理方式等条件对放电及材料处理效果的影响。
　　首先，提出了基于微放电的表面辉光等离子体生成的控制策略。通过仿真分析和实验研究，对表面微放电电极结构与传统宏观电极结构进行了对比分析，研究了不同尺度的电极结构对于电场分布、初始电子提供及放电路径长度的影响，得到了表面微放电电极结构有利于实现大气压空气表面辉光放电的理论特征。具体的，沿电场线路经的单调非均匀电场强度分布有利于有效控制电子崩发展密度，同时，电极的开敞式结构引起内侧的电子向外侧开敞空间的扩散作用，有利于内侧空间优先产生的电子为外侧空间提供种子电子，从而增强放电的弥散性。此外，微电极结构下强电场中的场致发射作用优先为放电空间提供了远高于传统宏观电极结构的初始电子，有利于低电压条件下实现宏观放电。
　　其次，采用纳米级ITO导电层，形成了微米级的非绝缘型及绝缘型的两种超薄叠层电极结构。构建了两维度单方向衰减的特殊电场，在低电压下实现了空气中的表面大气压辉光放电。特别是绝缘型电极结构能够避免ITO电极损耗，增加了放电的稳定性，避免了放电过程中电极对被处理物造成的离子污染，在空气动力学和材料表面处理等领域具有广阔的应用前景。
　　然后，提出了基于施加多电位的复合型网状表面叠层电极结构，形成大气压空气中具有良好扩散性的大面积辉光等离子体的方法。该方法能够增强空间电场强度，在小于1kV的电压条件下生成了辉光放电等离子体。通过所形成的交流变化的电场，使带电粒子由电极表面向空间扩散，增强对芳纶织物的处理作用。根据芳纶织物的表面形貌，接触角及表面能的变化可以看出，经等离子体处理后的材料表面粗糙度及表面能显著提高，处理30s后，接触角相比未处理时降低了83.85度，表面能提升了3.4倍。该方法具有放电电压低，放电均匀性好，材料处理效果好等优点，对于实现工业化的高效的芳纶织物表面改性具有良好的应用前景。
　　最后，基于一种极细导线接触式电极结构，通过对非均匀电场的设计，实现了在大气压空气中的线状弥散放电。并提出了一种在低放电电压下的辉光放电等离子体的高效处理碳纤维织物的方法。通过这种方法，碳纤维织物直接作为电极的一部分，并在碳纤维织物表面形成强电场区域，使等离子体直接在其表面生成。本研究生成的高活性等离子体不仅能在材料表面引入大量含氧官能团以及传统空气等离子体处理方法难以引入的含氮官能团，且向其表面引入的活性基团量远高于传统碳纤维空气等离子体处理方法。还可显著提升碳纤维表面粗糙度及润湿性能。此外，探究了碳纤维织物表面电场强度及等离子体处理时间对改性效果的重要影响。为实现大气压空气中的高效、连续的大面积碳纤维表面改性的工业化应用奠定了良好的技术基础。