Hva forårsaker ionisk vind?

februar 7, 2018

Av Lisa Zyga , Phys.org

funksjon

(Øverst Til venstre) Bilde av plasma jet i kontinuerlig modus og (nederst til venstre) sammensatt bilde av nanosekund-løst bilder. (Til høyre) Schlieren fotograferer bilder av banen til gasstrømmen med og uten plasmastråle. Kreditt: Park et al. Publisert I Nature Communications

fenomenet ionisk vind har vært kjent om i århundrer: ved å påføre en spenning på et par elektroder, blir elektroner fjernet av nærliggende luftmolekyler, og den ioniserte luften kolliderer med nøytrale luftmolekyler når den beveger seg fra en elektrode til den andre. Effekten er lett nok til å produsere at den ofte vises på vitenskapsmesser, og kan til og med ha en fremtid i romfartøyets fremdrift. Men nøyaktig hva som forårsaker ionisk vind er fortsatt et åpent spørsmål.

I Et nytt papir publisert I Nature Communications har et team forskere Fra Sør-Korea og Slovenia eksperimentelt undersøkt hvordan ionisk vind er forårsaket når ladede partikler kolliderer med nøytrale partikler. En av deres viktigste funn er at elektroner—og ikke bare ioner-spiller en viktig rolle i å generere ionisk vind, og ber dem om å kalle effekten » elektrisk vind.»

«generelt har den elektriske vinden blitt kalt en «ionisk vind» fordi bare de positive og negative ionene har blitt ansett som sentrale aktører, sier Medforfatter Wonho Choe, Professor Ved Korea Advanced Institute of Science and Technology. Phys.org. » i vår studie deltar både elektroner og ioner i genereringen av elektrisk vind, avhengig av polariteten til den forspente elektroden. Så bruk av nomenklatur for’ ionisk vind ‘ krever en ny konsensus. Vi bruker begrepet ‘elektrisk vind’ i stedet for’ ionisk vind’, da vårt nøkkelfunn indikerer at elektroner er hovedaktøren i stedet for negative ioner Som O2 – og O – i løpet av den negative spenningsperioden.»

i sine eksperimenter genererte forskerne en nøytral heliumstrøm og en pulserende plasmastråle ved forskjellige spenninger. Deretter brukte de en teknikk kalt Schlieren fotografering (som ofte brukes til å fotografere fly i flukt) for å ta bilder av strømmen av disse partiklene. Ved å kontrollere pulsbredden og høyden på plasmastrålen, overvåket forskerne hvordan disse endringene påvirker partikkelens bevegelse og den resulterende vinden.

da dette er det første eksperimentet som tydelig viser koblingen mellom nøytrale og ladede partikler i et plasma, gir resultatene direkte bevis på hva som skjer når elektronene og ionene skyver de nøytrale partiklene bort. Den resulterende momentumoverføringen forårsaker en ladet partikkeldragning, som genererer en elektrohydrodynamisk kraft (en forårsaket av ladede partikler), noe som gir opphav til en tydelig observerbar vind av ladede partikler.

«den elektriske vinden ble tidligere ansett å være et resultat av kollisjonsmomentoverføring fra akselererte ladede partikler og nøytrale partikler, basert på heuristiske observasjoner og eksperimenter,» sa Choe. «Som nevnt i vårt papir var det imidlertid ingen overbevisende bevis for den store mekanismen (korrelasjonen mellom plasma og momentumoverføring) for generering av elektrisk vind, som er opprettet under enten» streamerutbredelse (ioniseringsbølge) «eller» space charge drift. Våre modelleksperimenter viser tydelig at bidraget fra den bevegelige plasma streamer til elektrisk vindgenerering er ubetydelig, og den elektriske vinden skyldes hovedsakelig gjenværende romladninger etter at plasma streamer forplanter seg og kollapser.»

resultatene skal føre til en bedre forståelse av samspillet mellom ladede og nøytrale partikler i ulike situasjoner, og har potensielle bruksområder innen områder som flytkontrollteknikk.

«våre funn kan ha applikasjoner for å redusere dragkraften på et kjøretøy, noe som resulterer i reduksjon av drivstofforbruk og nitrogenoksider, som er et miljøforurensende stoff og en av de viktigste kildene til mikrostøv,» sa Choe. «Det kan også redusere strømningsseparasjon på vindturbinblader.»

forskerne planlegger også å undersøke potensielle applikasjoner med plasma.

» Et av de siste interessante temaene i plasmasamfunnet er selektiv kontroll av kjemisk produksjon ved lavtemperaturluftplasma, » Sa Choe. «Vi har planlagt forskning for å studere en sammenheng mellom plasmakjemikalier og elektrisk vind. Vi kan også undersøke den mulige sammenhengen mellom den elektriske vinden og plasmakulen, et fenomen som kan oppstå når lynet slår.»

Mer informasjon: I tillegg til å være en av de mest populære byene i verden, er det også en av de beste hotellene å bo på. «Opprettelsen av elektrisk vind på grunn av den elektrohydrodynamiske kraften.»Naturkommunikasjon. DOI: 10.1038 / s41467-017-02766-9

Tidsskrift For den norske lægeforening: Nature Communications

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.