Lagetemperatuurplasma's zijn veelbelovend voor toepassingen in de geneeskunde, water Zuivering, landbouw, verwijdering van verontreinigende stoffen, synthese van nanomaterialen en meer. Maar het maken van deze plasma's met conventionele methoden kost enkele duizenden volts aan elektriciteit, zegt David Go, een ruimtevaart- en werktuigbouwkundig ingenieur aan de Universiteit van Notre Dame. Dat beperkt hun gebruik buiten instellingen voor hoogspanningsvermogen.

In werk ondersteund door de Amerikaanse National Science Foundation, Go en een team van onderzoekers hebben onderzoek gedaan naar het maken van plasma-apparaten die kunnen worden bediend zonder elektrische stroom - ze hebben alleen menselijke of mechanische energie nodig.

Hun artikel in Applied Physics Letters introduceert een strategie die de wetenschappers 'energieconversieplasma' noemen als alternatief voor het produceren van 'voorbijgaande vonken'-ontladingen zonder de noodzaak van een zeer hoogspanningsvoeding.

De onderzoekers ontwierpen, gefabriceerd en getest een handgebogen piëzo-elektrisch apparaat om het plasma te genereren. Het apparaat bevat een slakkenhuisvormige actuator die een conventionele gasgrill-ontsteker samendrukt die is gemaakt van een piëzo-elektrisch kristal om het plasma te vormen.

Wanneer het piëzo-elektrische kristal wordt samengedrukt, het is gepolariseerd en genereert een oppervlaktespanning die hoog genoeg is om een ​​plasma te initiëren. Door de slakkenhuis kan de ontsteker snel worden gereset, zodat bij elke omwenteling één plasmaontlading kan worden gegenereerd, hoe snel iemand het apparaat ook aanzet.

Het team ontdekte dat handmatig gemaakt plasma voor energieconversie het nuttigst kan zijn wanneer het wordt geïntegreerd in apparaten met roterende onderdelen of die van nature trillingen produceren. zoals verbrandingsmotoren met oscillerende zuigers. Bijvoorbeeld, energieconversieplasma's kunnen het verbrandingsproces in auto's, vliegtuigen en cruiseschepen zuiniger.

"Deze studie op het grensvlak van plasmafysica, scheikunde en techniek is een geweldig voorbeeld van innovatief fundamenteel onderzoek met potentieel voor korte- en langetermijntoepassingen, " zegt Vyacheslav (Slava) Lukin, een programmadirecteur in de afdeling Natuurkunde van NSF. "Met niet-gegradueerde studenten als hoofdauteurs van de paper, dit project bevordert de vooruitgang van de wetenschap en draagt ​​rechtstreeks bij aan de ontwikkeling van het toekomstige STEM-personeel voor de natie."