Les plasmas à basse température sont prometteurs pour des applications en médecine, purification de l'eau, agriculture, élimination des polluants, synthèse de nanomatériaux et plus encore. Pourtant, fabriquer ces plasmas par des méthodes conventionnelles nécessite plusieurs milliers de volts d'électricité, dit David Go, un ingénieur aérospatial et mécanique à l'Université de Notre Dame. Cela limite leur utilisation en dehors des réglages d'alimentation haute tension.

Dans un travail soutenu par la National Science Foundation des États-Unis, Go et une équipe de chercheurs ont mené des recherches qui explorent la fabrication d'appareils à plasma pouvant fonctionner sans alimentation électrique, ils n'ont besoin que d'énergie humaine ou mécanique.

Leur article dans Applied Physics Letters présente une stratégie que les scientifiques appellent "plasma de conversion d'énergie" comme alternative à la production de décharges "à étincelles transitoires" sans avoir besoin d'une alimentation à très haute tension.

Les chercheurs ont conçu, fabriqué et testé un dispositif piézoélectrique à manivelle pour générer le plasma. Le dispositif comprend un actionneur en forme de coquille d'escargot qui comprime un allumeur de gril à gaz conventionnel fabriqué à partir d'un cristal piézoélectrique pour former le plasma.

Lorsque le cristal piézoélectrique est comprimé, il est polarisé et génère une tension de surface suffisamment élevée pour initier un plasma. La coquille d'escargot permet à l'allumeur de se réinitialiser rapidement afin qu'une décharge de plasma puisse être générée à chaque tour, quelle que soit la vitesse à laquelle une personne actionne l'appareil.

L'équipe a découvert que le plasma de conversion d'énergie créé manuellement pouvait être plus utile lorsqu'il était intégré à des appareils comportant des pièces rotatives ou produisant naturellement des vibrations. tels que les moteurs à combustion interne à pistons oscillants. Par exemple, les plasmas de conversion d'énergie pourraient rendre le processus de combustion dans les voitures, avions et bateaux de croisière plus économes en carburant.

"Cette étude à l'interface de la physique des plasmas, la chimie et l'ingénierie est un excellent exemple de recherche fondamentale innovante avec un potentiel d'applications à court et à long terme, " dit Vyacheslav (Slava) Lukin, directeur de programme à la Division de physique de la NSF. "Avec des étudiants de premier cycle comme auteurs principaux de l'article, ce projet promeut le progrès de la science et contribue directement au développement de la future main-d'œuvre STEM pour la nation. »