Ingeniører kopierer snapper rejer til at producere undersøisk plasma

Et hold af mekaniske ingeniører ved Texas A&M University har fundet en måde at generere plasma under vandet på ved at kopiere rejers snappevirkning. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab fremskridt , gruppen beskriver, hvordan de skabte en mekanisk snappende rejeklo i deres laboratorium, og hvor godt det fungerede.

Forskere har været i stand til at skabe plasma under vandet i nogen tid - for det meste ved at bruge elektricitet. Svejsning udføres under vandet ved hjælp af netop en sådan teknik. Der er også brugt lasere, men ingen af ​​metoderne er særlig effektive. I denne nye indsats, forskerne søgte at finde på en mere effektiv måde at generere plasma under vandet ved at efterligne handlingerne af de snappende rejer.

Tidligere forskning har vist, at snapperejer er i stand til at producere både en chokbølge og plasma ved hjælp af deres store klo. Rejen er i stand til at generere begge dele ved at lukke sin klo meget hurtigt, tvinger et stempel ind i en fatning, der driver en vandstrøm ud. Vandet bevæger sig så hurtigt, at der dannes en boble - som straks falder sammen. Det pludselige lavtryksområde tvinger temperaturerne meget hurtigt op, gør tingene så varme, at der produceres lysemitterende plasma.

For at genskabe mekanikken i rejekloen, forskerne indsamlede smeltede skaller efterladt af rejer og ved at tage scanninger af rigtige rejekløer. Det resulterede i et design (fem gange større end originalen), som holdet brugte til at 3-D-printe deres egen snapper-rejeklo. Deres model adskilte sig på nogle subtile måder, imidlertid, fordi de ønskede, at kloen skulle knække uden brug af muskler - de skabte spændinger ved hjælp af en fjederbelastet stang, for eksempel, hvilket fik den øverste del af kloen til at snurre hurtigt ned på deres stemplet.

Ved at teste deres klo, forskerne fandt ud af, at det var i stand til trofast at genskabe virkningen af ​​de reelle rejer-at slukke det resulterede i produktion af en chokbølge og produktion af lysemitterende plasma. De fandt også ud af, at de kunne reducere størrelsen på kloen uden at påvirke dens ydeevne - i rejer, kloen skal være stor for at huse musklen, der slår klappen lukket. De mener, at yderligere justeringer kan føre til udvikling af en enhed, der er egnet til at producere plasma i tilstrækkelige mængder til bore- eller svejseapplikationer.

© 2019 Science X Network