Inženirji ustvarjajo stabilen plazemski obroč na prostem

Anonim

Inženirji v Caltechu so prvič ustvarili stabilen obroč plazme na prostem - v bistvu poskrbijo za strelo v steklenici, vendar brez steklenice.

Vsebina lahko obstaja v štirih ločenih fazah: trdnih, tekočih, plinskih in plazemskih. Plazme so narejene iz nabranih delcev-ionov in elektronov in se na Zemlji pojavijo kot strela v vremenskem pojavu, imenovanem sveti Elmo (v katerem se žareče kroglice svetlobe včasih pojavljajo na koničastih predmetih med nevihtami) in v umetnih predmetih kot so fluorescenčne žarnice in plazemske bakle.

Plazmi ponavadi nimajo jasno opredeljenih oblik. Utrujenost sledi poti z najmanj odpornostjo skozi zrak, ki ustvarja divje strukture za vlečenje, medtem ko so umetne plazme omejene z vakuumskimi komorami ali elektromagnetnimi polji.

Tako je Morteza (Mory) Gharib (PhD '83), profesor aeronavtike in bioindustrijskega inženirstva v Caltechu Hans W. Liepmann, dejal, da je bil presenečen, ko sta s svojo ekipo ustvarila stabilen obroč plazme na odprtem samo tok vode in kristalno ploščo. Njihove ugotovitve bodo objavljene v Zborniku Nacionalne akademije znanosti 13. novembra.

"Nekateri kolegi so nam povedali, da to sploh ni mogoče. Vendar lahko ustvarimo stabilen obroč in ga vzdržujemo tako dolgo, kot želimo, brez vakuuma ali magnetnega polja ali kaj drugega", pravi soavtor Francisco Pereira iz morske tehnologije Raziskovalni inštitut v Italiji, gostujoči učenjak v Caltechu.

Pretok vode je curek s premerom 85 mikronov s premerom 9.000 funtov na kvadratni palec, ki pada kristalno ploščo s hitrostjo udarca okoli 1000 metrov na sekundo. Za referenco, to je tok, ožji od človeškega lasja, ki se giblje približno tako hitro, kot je bila metek iz pištole.

V svoji študiji sta Gharib in njegova ekipa eksperimentirala z obema kristalnima ploščama iz kvarca in litijevega niobata, od katerih lahko vsak povzroči triboelektrični učinek - pri katerem nastane električni naboj zaradi trenja z drugim materialom. Ko curka zadene kristal, voda ustvari gladek, laminarni tok pozitivno nabitih ionov preko negativno napolnjene površine. Na strižni regiji, kjer potok naleti na površino in teče navzven po njej, triboelektrični učinek sproži visok pretok elektronov skozi vodo do površine. Ta tok elektronov ionizira atome in molekule v okoliškem plinu blizu površine vode, s čimer nastaja kroglico ali torus žareče plazme, ki je premera več deset mikronov in je vidna pod mikroskopom.

Gharib in njegova ekipa sta na površini različnih tekstur uprla vodni curki in ugotovila, da je gladka površina, bolj jasna je struktura plazemskega obroča. Obroč je stabilen in dokler voda še naprej teče, obroč ohranja svojo obliko in velikost.

Poleg tega so inženirji, ki so delali s plazmo, opazili, da so njihovi mobilni telefoni naleteli na visoke stopnje radiofrekvenčnega hrupa, statični, medtem ko so bili v isti sobi kot poskus. Izkazalo se je, da plazemski obroč oddaja različne radijske frekvence. "Nikoli prej nismo videli. Mislimo, da je to zaradi lastnosti piezo materialov, ki smo jih uporabili pri naših eksperimentih, " pravi Pereira, ki se nanaša na zmožnost materialov, da se električno polarizirajo z mehanskim stresom - v tem primeru je tok voda.

Gharib je zaprosil za patent za tehniko generiranja torusa. Čeprav nima takojšnjih komercialnih aplikacij, sposobnost ustvarjanja stabilnega obroča plazme brez močnih elektromagnetnih polj ali vakuuma kaže na možno uporabo plazemskih struktur za shranjevanje energije, pravi Gharib.

Prispevek z naslovom "Toroidna plazmoidna generacija z ekstremnim hidrodinamičnim strižnim tlakom".

menu
menu