学会动态---等离子体及应用专业委员会
 

Plasma Processes and Polymers封面论文报道吴淑群团队微等离子体最新研究进展
发表时间:2019/2/27 16:52:22  点击:382

等离子体及应用专委会委员、南京航空航天大学的吴淑群博士课题组等率先研究了毛细管管径(4-100 μm)对微等离子体放电特性的影响,包括电特性、传播动态特性及物理特征参数等,发现了微等离子体具有高电子密度(1016-1017 cm-3)、高长径比(102-104)和

 

低气体温度(<500 K)的特征,揭示了电荷扩散损失对电离过程的影响机理。该研究成果发表在Plasma Processes and Polymers期刊上,并被选为该期刊2019年第3期6卷的封面,如图1所示。

1 Plasma Processes and Polymers期刊2019年第3期6卷封面图

    上述研究工作得到国家自然科学青年基金项目(51607090)江苏省自然科学青年基金项目(BK20160796)资金、台达电力电子科教发展计划(DREG2017008的支持

    微等离子体具有尺寸小、电子密度高和低气体温度的特点,被广泛应用于根管治疗,单细胞精准处理和材料表面功能等,引起了人们强烈的研究兴趣。在毛细管放电产生微等离子体的方式中,减小管径以提高等离子体处理精准度是上述应用追求的目标之一,但同时带来的问题是尺寸减小会引起微等离子体的放电特性发生显著变化。因此,本论文以毛细管放电产生微等离子体的方式,深入研究了4-100 μm范围内的管径变化对微等离子体放电特性的影响。得到以下几点研究结论:1. 采用空气DBD的辅助增强电离,9 μm等离子体的起始电压从40 kV减少到28 kV。2. 随管径减小,微等离子体的击穿电压、长径比、电流密度和电子密度单调上升。3.微等离子体的电流密度和电子密度与电弧或火花放电接近,但气体温度远低于电弧或火花放电的温度,分析认为小尺度下的电荷快速扩散是造成高电离度的重要因素。4.微等离子体的电子密度高于常规毫米级等离子体射流的2-4个数量级,预示微等离子体处理物品的作用时间有可能缩短数量级。5. 微等离子体的电离波传播速度与管径成非单调关系。分析认为传播速度不仅依赖于电离前端的电场和管径,还依赖于电离前端电子密度与种子电子密度的比值。该项研究不仅拓宽了微等离子体的极限参数,而且加深了对毛细管内微等离子体物理特性认识,为微等离子体在生物医学和材料处理领域的应用提供科学依据。

论文信息:Wu, S., Wu, F., Liu, C., Liu, X., Chen, Y., Shao, T., & Zhang, C. The effects of the tube diameter on the discharge ignition and the plasma properties of atmosphericpressure microplasma confined inside capillary. Plasma Processes and Polymers,16, e1800176, 2019

论文链接:https://doi.org/10.1002/ppap.201800176