02.05.2017
Редакция Naked Science

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, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

Позавчера, 05:45
Мария Азарова

Более низкие уровни интерлейкина-6 — маркера системного воспаления — выявили у людей, которые считали, что готовы предоставлять больше поддержки окружающим, чем получать взамен.

Позавчера, 19:51
Мария Азарова

Американские ученые вышли за рамки черт личности классической «Большой пятерки» и рассмотрели их в контексте прогнозирования финансовой успешности.

Позавчера, 05:45
Мария Азарова

Более низкие уровни интерлейкина-6 — маркера системного воспаления — выявили у людей, которые считали, что готовы предоставлять больше поддержки окружающим, чем получать взамен.

29 ноября
Мария Азарова

Ученые из США представили альтернативный молекулярный механизм образования меланоцитарного невуса, который согласуется как с экспериментальными, так и с клиническими наблюдениями.

30 ноября
Мария Осетрова

Спроектированные искусственным интеллектом и собранные вручную ксеноботы — живые машины из эмбриональных клеток лягушки — теперь могут спонтанно воспроизводить самих себя.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

18 ноября
Ольга Иванова

Группа исследователей из Китая и США выявила дополнительный фактор, который мог способствовать самому крупному вымиранию на планете.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: