L'intérieur d'un feu pourrait être le dernier endroit que l'on explorerait, mais une nouvelle méthode de l'Université de Floride centrale pour faire exactement cela pourrait conduire à des progrès dans la lutte contre les incendies, créer des moteurs plus propres et même des voyages dans l'espace.

Le professeur agrégé Subith Vasu et le doctorant Zachary Loparo au Département de génie mécanique et aérospatial de l'UCF et au Centre de recherche avancée sur les turbomachines et l'énergie, développé la technique. Leurs résultats sont rapportés dans une nouvelle étude dans le journal Lettres d'optique .

Les chercheurs ont besoin de savoir ce qui se passe dans un incendie ou une explosion pour mieux comprendre comment augmenter ou diminuer son potentiel de combustion ainsi que pour analyser les molécules impliquées et leurs rôles dans la réaction.

Cependant, l'intérieur du feu n'est pas l'endroit le plus facile pour obtenir des mesures.

"Vous avez cette température élevée, environnement assez intransigeant, " Dit Vasu. " Pour savoir ce qui se passe à l'intérieur, vous ne pouvez pas envoyer comme une sonde dedans parce qu'il va simplement fondre. Donc, vous devez trouver des moyens de regarder à l'intérieur et de mesurer, par exemple, la température et la concentration exacte des molécules qui brûlent."

Le feu peut faire changer les molécules à des vitesses aussi rapides qu'un millionième de seconde et connaître ces détails est important pour concevoir de meilleurs moteurs et techniques pour tout propulser, d'une voiture à une fusée, dit Vasu.

Par exemple, les chercheurs peuvent utiliser les informations pour concevoir des moteurs plus efficaces qui propulsent, mais minimiser la quantité de carburant nécessaire. Si les charges de carburant nécessaires pour briser la gravité terrestre pouvaient être réduites sur les engins spatiaux par exemple, cela pourrait aider les gens à se rendre sur Mars et au-delà plus tôt, dit Vasu.

En savoir plus sur la façon dont le carburant brûle dans un moteur peut également aider les chercheurs à développer des stratégies pour réduire leurs émissions toxiques, ce qui contribuerait à la qualité de l'air, dit Vasu.

Une autre application est la lutte contre les incendies, y compris les feux de forêt. La technique peut permettre aux chercheurs de mieux comprendre le fonctionnement des ignifugeants lorsqu'ils sont appliqués, leur permettant ainsi de concevoir les composés les mieux adaptés pour éteindre différents types d'incendies.

La même approche peut également être utilisée pour maximiser le potentiel explosif d'un composé en veillant à ce que les incendies deviennent suffisamment chauds pour détruire complètement une menace potentielle, comme les armes chimiques.

Les chercheurs peuvent également utiliser les connaissances acquises par la méthode pour améliorer les modèles existants de réactions de combustion.

La technique fonctionne en utilisant un laser pour analyser la réaction. Un laser est un tir à travers un incendie ou une explosion et est capturé de l'autre côté à l'aide d'un détecteur. Lorsque le laser traverse une réaction de combustion, il perd une partie de sa puissance en traversant la chaleur du feu et rencontre différentes molécules impliquées dans la combustion, comme le monoxyde de carbone.

En sachant combien de puissance diminue, les chercheurs peuvent calculer la température ainsi que les concentrations de différentes molécules.

Le laser balaye la combustion en quelques microsecondes et caractérise l'évolution de la température et de la distribution moléculaire de l'environnement en quelques microsecondes.

Les techniques antérieures nécessitaient plusieurs lasers pour caractériser l'environnement extrême. Cette technique est inédite en ce qu'elle utilise un seul laser, une avancée rendue possible grâce à l'utilisation d'un laser à cascade quantique modulé acousto-optiquement.

Le modulateur acousto-optique permet des mesures si rapides qu'un seul laser peut faire le travail de plusieurs lasers en une fraction du temps.

Les chercheurs ont développé et testé leur technique en utilisant un tube à choc qui utilise de petites quantités de carburant pour produire des micro-explosions.

Loparo, qui a aidé à diriger la recherche, a déclaré que beaucoup de planification avait été consacrée au développement de la technique avant qu'elle ne soit testée dans le tube à choc.

"Je suis vraiment content des résultats, " a déclaré Loparo. " Nous avons fait beaucoup de modélisation au préalable pour prédire ce que nous devrions voir, et cela correspondait assez bien à ce que disaient ces modèles. Les résultats ont été très bons."

Le laser utilisé dans la recherche a été conçu par Arkadiy Lyakh, un co-auteur de l'étude qui est professeur adjoint au Collège d'optique et de photonique de l'UCF et fait également partie du NanoScience Technology Center de l'UCF.