Физика

Физики нашли способ управлять искровым разрядом с помощью ультразвука. Новый метод не требует дорогого оборудования и поможет просто и точно управлять искрой.

Искровой разряд используют для сварки, питания электроники, уничтожения бактерий или воспламенения топлива в некоторых автомобильных двигателях. Этот тип электрического разряда сложно контролировать в открытом пространстве — дуговые разряды разделяются на хаотичные ветви, которые стремятся к ближайшим металлическим объектам. Эти маленькие молнии могут повредить объекты, в которые ударят.

Международный коллектив физиков нашел способ регулировать передачу электричества через воздух с помощью ультразвука. Уровень контроля над искрами позволяет направлять их вокруг препятствий или точно попадать в определенные точки, даже на непроводящих материалах. Работа опубликована в журнале Science Advances.

«Мы наблюдали это явление более года назад, затем потратили месяцы на то, чтобы научиться его контролировать, и еще больше времени — чтобы найти объяснение», — говорит доктор Асьер Марсо (Asier Marzo) из Университета Наварры, Испания, ведущий автор исследования.

Искра электрического разряда нагревает воздух, он расширяется и становится менее плотным. Этот горячий воздух можно направлять ультразвуковыми волнами между областями с разной интенсивностью звука. Следующие искры следуют за этими областями более разреженного воздуха, потому что там они могут образоваться проще из-за его более низкого напряжения пробоя.

«Точный контроль над искрами позволяет использовать их в самых разных областях, таких как атмосферные исследования, биологические процедуры и избирательное питание цепей», — комментирует профессор физики Ари Салми (Ari Salmi) из Университета Хельсинки, Финляндия.

Раньше ученые направляли искры только с помощью вызванных лазерным излучением разрядов — электролазеров. Для этого требовались опасные лазеры, а также точная синхронизация между лазером и электрическим разрядом. Новый метод использует ультразвук вместо лазеров, он безопасен для глаз и кожи. Оборудование компактное, доступное по цене и может работать непрерывно.

«Я вдохновлен возможностью использовать очень слабые искры для создания контролируемых тактильных ощущений в руке, возможно, для создания первой контактной системы Брайля», — говорит Хосу Ирисари (Josu Irisarri), первый автор публикации из Университета Наварры.