دانشمندان برای اولین بار دریافته‌اند که جرقه‌های الکتریکی را می‌توان با استفاده از امواج فراصوت هدایت کرد. مطالعه‌ای جدید توسط محققانی از اسپانیا، فنلاند و کانادا، نحوه انتقال الکتریسیته از طریق هوا توسط امواج فراصوت را کشف کرده است.
محققان دریافته‌اند که این هدایت به این دلیل رخ می‌دهد که جرقه‌ها هوا را گرم می‌کنند، که باعث انبساط و کاهش چگالی آن می‌شود.
به گفته محققان، هوای گرم سپس توسط امواج فراصوت به مناطقی هدایت می‌شود که شدت صدا در آنجا بیشتر است و جرقه‌های بعدی به دلیل ولتاژ شکست پایین‌تر، این مناطق هوای سبک‌تر را دنبال می‌کنند.
کنترل سخت در فضای باز
به گفته محققان، کنترل آن‌ها در فضای باز دشوار است، زیرا به شاخه‌های آشفته‌ای تقسیم می‌شوند که به سمت نزدیک‌ترین اجسام فلزی می‌روند.
دکتر آسیر مارزو از دانشگاه عمومی ناوارا، محقق اصلی، توضیح داد که اگرچه آن‌ها این پدیده را بیش از یک سال پیش مشاهده کردند، اما ماه‌ها طول کشید تا به کنترل دست یابند و حتی بیشتر طول کشید تا مکانیسم اساسی را درک کنند.
به گفته محققان، سطح کنترل جرقه‌های الکتریکی اجازه می‌دهد تا جرقه در اطراف موانع هدایت شود، یا به نقاط خاصی برخورد کند، حتی به مواد غیر رسانا.
کنترل دقیق جرقه‌ها
محققان همچنین اظهار داشتند که جرقه‌ها فقط با تخلیه‌های ناشی از لیزر، که به طور محاوره‌ای الکترولیزر نامیده می‌شوند، قابل هدایت بودند، که نیاز به استفاده از لیزرهای خطرناک و همچنین زمان‌بندی دقیق بین لیزر و تخلیه الکتریکی داشت.
محققان افزودند، روش توسعه‌یافته به جای لیزر از اولتراسوند استفاده می‌کند و برای چشم و پوست بی‌خطر است. تجهیزات جمع و جور، مقرون به صرفه و قابل استفاده مداوم هستند.
پالس‌های لیزر می‌توانند تخلیه‌ها را هدایت کنند، اما به توان بالایی نیاز دارند
پروفسور آری سالمی از دانشگاه هلسینکی گفت: «کنترل دقیق جرقه‌ها امکان استفاده از آن‌ها را در طیف گسترده‌ای از کاربردها، مانند علوم جوی، روش‌های بیولوژیکی و تامین انرژی انتخابی مدارها فراهم می‌کند.»
این مطالعه که در مجله Science Advances منتشر شده است، نشان داد که پلاسمای الکتریکی در اواسط هوا جرقه‌هایی ایجاد می‌کند که جریان الکتریکی را منتقل می‌کنند. این جریان می‌تواند وسایل الکترونیکی ولتاژ بالا را تغذیه کند، باکتری‌ها را از بین ببرد، حس لامسه ایجاد کند یا برای جوشکاری استفاده شود. با این حال، تشکیل جرقه آشفته و کنترل آن دشوار است. محققان خاطرنشان کردند که پالس‌های لیزر می‌توانند تخلیه‌ها را هدایت کنند، اما به توان بالایی نیاز دارند و کنترل آن‌ها مخرب و دست و پا گیر است.
جرقه الکتریکی 4 سانتی‌متری با استفاده از میدان‌های فراصوت در اطراف یک مانع هدایت شد
محققان در این مطالعه گفتند: «در اینجا، ما نشان می‌دهیم که میدان‌های فراصوت می‌توانند جرقه‌های پلاسما را هدایت کنند، حتی در اطراف موانع. پرتوهای فراصوت را می‌توان به صورت پویا و در عرض میلی‌ثانیه هدایت کرد و کنترل دقیق، غیر خطرناک و سریع جرقه‌های ولتاژ بالا را امکان‌پذیر کرد.»
این پدیده می‌تواند برای کاربردهایی در سوئیچینگ ولتاژ بالا و درمان‌های پلاسما استفاده شود.
در این مطالعه، یک جرقه الکتریکی 4 سانتی‌متری با استفاده از میدان‌های فراصوت در اطراف یک مانع هدایت شد.
محققان به این نتیجه رسیدند که جرقه الکتریکی هوا را گرم می‌کند. این هوای گرم شده منبسط می‌شود و در نتیجه چگالی آن کاهش می‌یابد. هوای گرم شده با چگالی کمتر توسط میدان فراصوت شکل می‌گیرد که آن را به مناطق با دامنه بالا می‌راند و ناحیه هوای کم‌چگالی‌تر مسیر تخلیه ترجیحی است.
به گفته محققان، این موضوع با تخلیه هدایت شده با لیزر مطابقت دارد، اما ناحیه هوای گرم شده با چگالی کمتر توسط خود جرقه ایجاد شده و توسط میدان فراصوت شکل می‌گیرد.
Josu Irisarri، نویسنده اول این نشریه از دانشگاه عمومی ناوارا، گفت: «من از احتمال استفاده از جرقه‌های بسیار ضعیف برای ایجاد محرک‌های لمسی کنترل‌شده در دست هیجان‌زده هستم، شاید اولین سیستم بریل بدون تماس را ایجاد کنم.»