Le phénomène du vent ionique est connu depuis des siècles :en appliquant une tension à une paire d'électrodes, les électrons sont dépouillés des molécules d'air voisines, et l'air ionisé entre en collision avec des molécules d'air neutres lorsqu'il se déplace d'une électrode à l'autre. L'effet est assez facile à produire pour apparaître souvent dans les expo-sciences, et peut même avoir un avenir dans la propulsion des engins spatiaux. Cependant, exactement ce qui cause le vent ionique est encore une question ouverte.

Dans un nouvel article publié dans Communication Nature , une équipe de chercheurs de Corée du Sud et de Slovénie a étudié expérimentalement comment le vent ionique est provoqué lorsque des particules chargées entrent en collision avec des particules neutres. L'une de leurs principales découvertes est que les électrons - et pas seulement les ions - jouent un rôle important dans la génération du vent ionique, les incitant à appeler l'effet "vent électrique".

"En général, le vent électrique a été appelé « vent ionique » car seuls les ions positifs et négatifs ont été considérés comme des acteurs clés, " co-auteur Wonho Choe, Professeur au Korea Advanced Institute of Science and Technology, Raconté Phys.org . « Dans notre étude, cependant, les électrons et les ions participent à la génération du vent électrique, en fonction de la polarité de l'électrode polarisée. Ainsi, l'utilisation d'une nomenclature pour le « vent ionique » nécessite un nouveau consensus. Nous utilisons le terme « vent électrique » au lieu de « vent ionique, ' car notre principale conclusion indique que les électrons sont l'acteur principal plutôt que les ions négatifs tels que O ^2- et ô ^- pendant la période de tension négative."

Dans leurs expériences, les chercheurs ont généré un flux d'hélium neutre et un jet de plasma pulsé à différentes tensions. Ensuite, ils ont utilisé une technique appelée photographie de Schlieren (qui est souvent utilisée pour photographier des avions en vol) pour prendre des photos des flux de ces particules. En contrôlant la largeur d'impulsion et la hauteur du jet de plasma, les chercheurs ont surveillé comment ces changements affectent le mouvement des particules et le vent qui en résulte.

Comme il s'agit de la première expérience à montrer clairement le couplage entre les particules neutres et chargées dans un plasma, les résultats fournissent une preuve directe de ce qui se passe lorsque les électrons et les ions repoussent les particules neutres. Le transfert de quantité de mouvement résultant provoque une traînée de particules chargées, qui génère une force électrohydrodynamique (causée par des particules chargées), donnant lieu à un vent clairement observable de particules chargées.

"Le vent électrique était auparavant considéré comme le résultat d'un transfert de quantité de mouvement par collision à partir de particules chargées accélérées et de particules neutres, sur la base d'observations et d'expériences heuristiques, " dit Choe. " Cependant, comme mentionné dans notre article, il n'y avait aucune preuve convaincante concernant le mécanisme principal (la corrélation entre le plasma et le transfert de quantité de mouvement) pour la génération du vent électrique, qui est créé pendant la "propagation du streamer (onde d'ionisation)" ou la "dérive de charge d'espace". Nos expériences de modèle montrent clairement que la contribution de la flûte de plasma en mouvement à la production d'énergie éolienne est négligeable, et le vent électrique est principalement causé par les charges d'espace résiduelles après la propagation et l'effondrement de la flûte de plasma."

Les résultats devraient conduire à une meilleure compréhension des interactions entre particules chargées et neutres dans diverses situations, et a des applications potentielles dans des domaines tels que l'ingénierie du contrôle de flux.

"Nos résultats peuvent avoir des applications pour réduire la force de traînée sur un véhicule, entraînant une réduction de la consommation de carburant et des oxydes d'azote, qui sont un polluant de l'environnement et l'une des sources majeures de micro-poussières, ", a déclaré Choe. "Cela peut également réduire la séparation des flux sur les pales d'éoliennes."

Les chercheurs prévoient également d'étudier des applications potentielles avec les plasmas.

"L'un des récents sujets intéressants dans la communauté du plasma est le contrôle sélectif de la production chimique par les plasmas d'air à basse température, " a déclaré Choe. "Nous avons prévu des recherches pour étudier une corrélation entre les produits chimiques du plasma et le vent électrique. Nous pouvons également étudier la corrélation possible entre le vent électrique et la boule de plasma, un phénomène qui peut se produire lorsque la foudre frappe."

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