研究团队打破了高温、电磁场等技术限制,在空气中创造出等离子环 | 黑科技

该技术未来可应用到储能等方面。

我们可以将物质分为四类:固体、液体、气体和等离子体。等离子体是由带正、负电荷的离子和电子,也可能还有一些中性的原子和分子所组成的集合体。在工业中,现有的应用都是基于等离子体发生器产生的部分电力等离子体来完成的。

通常,等离子体没有自己明确的形状,它们发出的光会沿着空气中最小的路径形成分叉结构,因此人造等离子体需要在真空室或电磁场的条件下来达到工业上的要求,并且,在通常情况下,等离子体需要高温条件。

而近日,加州理工学院的工程师们只简单使用了水流和晶片,就在空气中创造了一个稳定的等离子体环。这一实验结果打破了此前人工等离子体技术所需要的所有限制。

对于这一实验的实施,研究人员Francisco Pereira说道:“在实验前,同事告诉我们这是不可能的,但是事实上我们可以创造一个稳定的等离子环,并且在任何时间、任何地点都可以做到。”

据了解,实验中,研究人员让水流通过特殊设计的喷嘴喷出,喷出的水流直径为85微米、水压为9000psi(约合612标准大气压),它以约304.8米/秒的速度冲击水晶片。形象描述,这一过程就像是一根头发以子弹的速度在移动。

在水流冲击物质的选择上,研究团队对石英和铌酸锂晶片都进行了实验,实验发现,两种晶片都可以引起摩擦起电效应,在这种效应中,材料在摩擦过程中产生电荷。

于是,当流动的水流冲击晶片时,水在带负电的晶片表面上产生带正电离子的平滑层流。从切面看,流体撞击表面并向外流,电子效应使电子通过水流流到表面,这种电子流使离子表面附近的气体中的原子和分子离子化,形成直径为几十微米、在显微镜下散发可见光的等离子体圆环。

发现这一现象后,加州理工学院的教授Morteza(Mory)Gharib和他的团队又对更多种类的晶片进行实验,发现晶片的表面越光滑,等离子体环的结构越清晰,并且只要水一直在流,等离子环就以原来的大小和形状一直存在。

此外,值得注意的是,实验中,因为静电的存在,其产生的高频无线电信号干扰了研究人员的手机信号。对此,Pereira解释道:“不同的等离子环发射不同的射频信号,这是前所未闻的,我认为这是因为我们实验中使用的材料的不同,发出信号本质上就是材料通过机械应力进行电极化的能力。”

关于这一奇怪现象的应用前景,Gharib表示,虽然目前这项技术还没有具体的商业应用,但是在现实的空气中就可以产生稳定的等离子环的能力,这表明等离子体结构可以用来储存能量。

原文发布于微信公众号 - 镁客网(im2maker)

原文发表时间:2017-11-15

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