Lågtemperaturplasma erbjuder lovande för tillämpningar inom medicin, vattenrening, lantbruk, avlägsnande av föroreningar, nanomaterialsyntes och mer. Men att göra dessa plasma med konventionella metoder kräver flera tusen volt elektricitet, säger David Go, en flyg- och mekanisk ingenjör vid University of Notre Dame. Det begränsar deras användning utanför högspänningsinställningar.

I arbete som stöds av U.S.National Science Foundation, Gå och ett team av forskare forskade på att utforska plasmaprodukter som kan drivas utan elektrisk ström - de behöver bara mänsklig eller mekanisk energi.

Deras uppsats i Applied Physics Letters introducerar en strategi som forskarna kallar "energiomvandlingsplasma" som ett alternativ till att producera "övergående gnista" urladdningar utan behov av en mycket högspänningskälla.

Forskarna utformade, tillverkade och testade en handvevad piezoelektrisk enhet för att generera plasma. Anordningen inkluderar en snigelformad ställdon som komprimerar en konventionell gasgrilltändare gjord av en piezoelektrisk kristall för att bilda plasma.

När den piezoelektriska kristallen komprimeras, den är polariserad och genererar en ytspänning som är tillräckligt hög för att initiera en plasma. Snigelskalet gör att tändaren kan återställas snabbt så att en plasmaurladdning kan genereras för varje varv, oavsett hur snabbt en person slår på enheten.

Teamet fann att manuellt skapad energiomvandlingsplasma kan vara mest användbart när det integreras i enheter som har roterande delar eller naturligt producerar vibrationer, såsom förbränningsmotorer med oscillerande kolvar. Till exempel, energiomvandlingsplasma kan göra förbränningsprocessen i bilar, flygplan och kryssningsfartyg mer bränslesnåla.

"Denna studie vid gränssnittet mellan plasmafysik, kemi och teknik är ett bra exempel på innovativ grundforskning med potential för kortsiktiga och långsiktiga tillämpningar, "säger Vyacheslav (Slava) Lukin, en programdirektör i NSF:s avdelning för fysik. "Med studenter som huvudförfattare till uppsatsen, detta projekt främjar vetenskapens framsteg och bidrar direkt till utvecklingen av den framtida STEM -arbetskraften för nationen. "