Lavtemperatur plasmaenhed kan føre til mere effektive motorer

Lavtemperaturplasmaer giver lovende applikationer inden for medicin, vandrensning, landbrug, fjernelse af forurenende stoffer, nanomateriale syntese og mere. Alligevel kræver det flere tusinde volt elektricitet at fremstille disse plasmaer ved hjælp af konventionelle metoder, siger David Go, en rumfarts- og maskiningeniør ved University of Notre Dame. Det begrænser deres brug uden for højspændingsstrømindstillinger.

I arbejde støttet af U.S. National Science Foundation, Gå og et team af forskere udførte forskning, der udforsker fremstilling af plasmaenheder, der kan betjenes uden elektrisk strøm - de har kun brug for menneskelig eller mekanisk energi.

Deres papir i Applied Physics Letters introducerer en strategi, som forskerne kalder "energy-conversion plasma" som et alternativ til at producere "transient gnist"-udladninger uden behov for en meget højspændingsstrømforsyning.

Forskerne har designet, fremstillet og testet en hånddrevet piezoelektrisk enhed til at generere plasmaet. Enheden inkluderer en snegleskalformet aktuator, der komprimerer en konventionel gasgrilltænder lavet af en piezoelektrisk krystal for at danne plasmaet.

Når den piezoelektriske krystal komprimeres, den er polariseret og genererer en overfladespænding, der er høj nok til at initiere et plasma. Sneglehuset tillader tænderen at nulstilles hurtigt, så der kan genereres én plasmaudladning med hver omdrejning, uanset hvor hurtigt en person drejer enheden.

Holdet fandt ud af, at manuelt skabt energikonverteringsplasma kunne være mest nyttigt, når det integreres i enheder, der har roterende dele eller naturligt producerer vibrationer, såsom forbrændingsmotorer med oscillerende stempler. For eksempel, energiomdannelsesplasmaer kan gøre forbrændingsprocessen i biler, fly og krydstogtskibe mere brændstofeffektive.

"Denne undersøgelse på grænsefladen af ​​plasmafysik, kemi og teknik er et godt eksempel på innovativ grundforskning med potentiale for kortsigtede og langsigtede anvendelser, " siger Vyacheslav (Slava) Lukin, en programdirektør i NSF's Afdeling for Fysik. "Med bachelorstuderende som hovedforfattere af papiret, dette projekt fremmer videnskabens fremskridt og bidrager direkte til udviklingen af ​​den fremtidige STEM-arbejdsstyrke for nationen."