Плазменный генератор научили гибкости — Naked Science
02.05.2017
Редакция

Плазменный генератор научили гибкости

Американские ученые разработали технологию изготовления гибких масштабируемых плазменных генераторов.

giphy
©Wikipedia

Плазма — ионизированный (содержащий свободные электроны) газ с чрезвычайно высокой электропроводностью. Известно, что в этом агрегатном состоянии вещество способно влиять на химию поверхности: так, генераторы низкотемпературной (менее миллиона кельвинов) газоразрядной плазмы могут стимулировать регенерацию тканей и уничтожать патогены. Поскольку «холодная» плазма не оставляет следов, подобные устройства рассматриваются в качестве безопасной альтернативы современным дезинфицирующим средствам. Однако существующие прототипы плазменных генераторов, как правило, основаны на жестких элементах, что ограничивает их применение в промышленности и медицине.

 

В новой работе специалисты из Ратгерского университета и Флоридского университета описали технологию изготовления гибкого генератора плазмы. Устройство построено по схеме диэлектрического барьера (DBD) и состоит из двух электродов, между которыми расположен диэлектрик — целлюлозное волокно. Материалом для электродов служит металлизированная бумага: на каждый слой толщиной 150 микрометров авторы с помощью лазерной гравировки нанесли сотовую структуру, которая уменьшила рабочую поверхность и позволила генерировать плазму вдоль края сетки. Затем на внешних сотах разместили токопроводящие чернила и подключили их к функциональному генератору.

 

Различные формы, конструкция и принцип работы устройства / ©Jingjin Xie et al., PNAS, 2017

 

Предложенная конструкция обеспечила тонкую настройку устройства. Так, благодаря пористой поверхности бумаги прототип позволил одновременно генерировать два типа плазмы — поверхностную и объемную, при этом, в зависимости от мощности и силы подаваемого тока, расход электроэнергии не превысил 20 ватт. Путем экспериментов со входным сигналом ученым также удалось манипулировать видимым свечением и уровнем ультрафиолетового излучения на устройстве. Генератор сохранял работоспособность при деформации в виде цилиндра, и в то же время продуцировал большой объем озона (13 миллионных долей) и имел сравнительно высокую температуру поверхности — порядка 60 градусов Цельсия.

 

Испытания in vitro на пекарских дрожжах Saccharomyces cerevisiae и кишечной палочке (Escherichia coli) показали, что уже спустя 10–30 секунд обработки (на расстоянии 10 миллиметров) колонии бактерий сократились на 91,85–99,9 процента, и были полностью уничтожены при непосредственном воздействии плазмы. Чтобы продемонстрировать потенциал масштабирования, ученые изготовили генераторы размерами до 400×276 миллиметров (в 20 раз больше оригинальных) и построили на их основе тачпады и конструкции типа киригами. Несмотря на то, что объем плазмы в этом случае снизился, результаты работы могут лечь в основу перспективной самоочищающейся одежды и гибкой электроники.

 

Подробности исследования представлены в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

 

Помимо медицинских приложений плазма рассматривается как возможная основа оружия. Ранее американские ученые предположили, что источником энергии для световых мечей, которые использовали персонажи «Звездных войн», может выступать высокотемпературная плазма.

 

Демонстрация работы «плазменного» тачпада / ©Jingjin Xie et al., PNAS, 2017

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

Вчера, 11:54
Александр Березин

Среди полностью привитых препаратом от центра «Вектор» процент заболевших Covid-19 слабо отличим от процента заболевших среди тех, кто не прошел вакцинацию. В то же время среди привитых другими вакцинами этот показатель в несколько раз ниже, чем среди непривитых.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

29 июля
Сергей Васильев

В Канаде обнаружили окаменелости, поразительно похожие на скелет морских губок и при этом на миллионы лет старше Кембрийского взрыва, когда появились современные типы животных.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: