İnsan/mekanik kaynaklı plazma: Araştırmacılar geleceğin yaratılmasına yardımcı oluyor

Düşük sıcaklıklı plazmalar tıp, su arıtma, tarım, kirletici madde giderme, nanomalzeme sentezi ve daha pek çok uygulama için umut vaat ediyor. Yine de bu plazmaları geleneksel yöntemlerle yapmak birkaç bin voltluk elektrik gerektiriyor, diyor ABD’de havacılık ve uzay ve makine mühendisi olan David Go. Notre Dame Üniversitesi. Bu, kullanımlarını yüksek voltajlı güç ayarları dışında sınırlar.

tarafından desteklenen çalışmalarda ABD Ulusal Bilim VakfıGo ve bir araştırma ekibi, elektrik gücü olmadan çalıştırılabilen plazma cihazları yapmayı araştıran bir araştırma yürüttüler – yalnızca insan veya mekanik enerjiye ihtiyaç duyuyorlar.

Onların kağıdı Uygulamalı Fizik Mektupları çok yüksek voltajlı bir güç kaynağına ihtiyaç duymadan “geçici kıvılcım” deşarjları üretmeye alternatif olarak bilim adamlarının “enerji dönüşüm plazması” adını verdiği bir strateji sunar.

Araştırmacılar, plazmayı oluşturmak için elle çalıştırılan bir piezoelektrik cihaz tasarladı, üretti ve test etti. Cihaz, plazmayı oluşturmak için bir piezoelektrik kristalden yapılmış geleneksel bir gazlı ızgara ateşleyiciyi sıkıştıran salyangoz kabuğu şeklinde bir aktüatör içerir.

Piezoelektrik kristal sıkıştırıldığında polarize olur ve plazmayı başlatacak kadar yüksek bir yüzey voltajı üretir. Salyangoz kabuğu, ateşleyicinin hızlı bir şekilde sıfırlanmasını sağlar, böylece kişi cihazı ne kadar hızlı çalıştırırsa çalıştırsın, her devirde bir plazma deşarjı üretilebilir.

Ekip, manuel olarak oluşturulan enerji dönüştürme plazmasının, dönen parçalara sahip veya salınımlı pistonlara sahip içten yanmalı motorlar gibi doğal olarak titreşim üreten cihazlara entegre edildiğinde en yararlı olabileceğini keşfetti. Örneğin, enerji dönüşüm plazmaları arabalarda, uçaklarda ve yolcu gemilerinde yanma sürecini yakıt açısından daha verimli hale getirebilir.

NSF’nin Fizik Bölümü’nde program direktörü olan Vyacheslav (Slava) Lukin, “Plazma fiziği, kimya ve mühendisliğin arayüzündeki bu çalışma, kısa vadeli ve uzun vadeli uygulamalar için potansiyele sahip yenilikçi temel araştırmanın harika bir örneğidir” diyor. . “Lisans öğrencilerinin makalenin baş yazarları olduğu bu proje, bilimin ilerlemesini teşvik ediyor ve ulus için gelecekteki STEM işgücünün gelişimine doğrudan katkıda bulunuyor.”