Les jets de plasma stabilisent l’eau pour moins éclabousser – Technoguide

Une étude menée par des chercheurs du KAIST a révélé qu’un jet de gaz ionisé soufflant sur l’eau, également connu sous le nom de «jet de plasma», produit une interaction plus stable avec la surface de l’eau par rapport à un jet de gaz neutre. Cette découverte rapportée dans le numéro du 1er avril de Nature aidera à améliorer la compréhension scientifique des interactions plasma-liquide et de leurs applications pratiques dans un large éventail de domaines industriels dans lesquels la technologie de contrôle des fluides est utilisée, y compris le génie biomédical, la production chimique et l’agriculture et génie alimentaire.

Les jets de gaz peuvent créer des dépressions en forme de fossette dans les surfaces liquides, et ce phénomène est familier à quiconque a vu la cavité produite en soufflant de l’air à travers une paille directement au-dessus d’une tasse de jus. Au fur et à mesure que la vitesse du jet de gaz augmente, la cavité devient instable et commence à bouillonner et à éclabousser.

“Comprendre les propriétés physiques des interactions entre les gaz et les liquides est crucial pour de nombreux processus naturels et industriels, tels que le vent soufflant sur la surface de l’océan, ou les méthodes de fabrication de l’acier qui impliquent de souffler de l’oxygène au-dessus du fer fondu”, a expliqué le professeur Wonho Choe, physicien de KAIST et auteur correspondant de l’étude.

Cependant, malgré son importance scientifique et pratique, on sait peu de choses sur la façon dont les cavités liquides soufflées par le gaz se déforment et se déstabilisent.

Dans cette étude, un groupe de physiciens KAIST dirigé par le professeur Choe et les collaborateurs de l’équipe de l’Université nationale de Chonbuk en Corée et de l’Institut Jo? Ef Stefan en Slovénie ont enquêté sur ce qui se passe lorsqu’un jet de gaz ionisé, également connu sous le nom de “ jet de plasma ”, est soufflé au-dessus de l’eau. Un jet de plasma est créé en appliquant une haute tension à une buse au fur et à mesure que le gaz la traverse, ce qui entraîne une faible ionisation du gaz et une acquisition de particules chargées en mouvement libre.

L’équipe de recherche a utilisé une technique optique combinée à une imagerie à haute vitesse pour observer les profils des cavités de surface de l’eau créées à la fois par des jets de gaz d’hélium neutres et des jets de gaz d’hélium faiblement ionisés. Ils ont également développé un modèle de calcul pour expliquer mathématiquement les mécanismes derrière leur découverte expérimentale.

Les chercheurs ont démontré pour la première fois qu’un jet de gaz ionisé a un effet stabilisateur sur la surface de l’eau. Ils ont constaté que certaines forces exercées par le jet de plasma rendent la cavité de surface de l’eau plus stable, ce qui signifie qu’il y a moins de bulles et d’éclaboussures par rapport à la cavité créée par un jet de gaz neutre.

Plus précisément, l’étude a montré que le jet de plasma consiste en des ondes pulsées d’ionisation de gaz se propageant le long de la surface de l’eau, ce que l’on appelle des “ balles de plasma ” qui exercent plus de force qu’un jet de gaz neutre, rendant la cavité plus profonde sans se déstabiliser.

«C’est la première fois que ce phénomène est signalé, et notre groupe le considère comme un pas en avant essentiel dans notre compréhension de la manière dont les jets de plasma interagissent avec les surfaces liquides. Nous prévoyons ensuite d’étendre cette découverte à travers d’autres études de cas impliquant divers plasma. et les caractéristiques des liquides », a déclaré le professeur Choe.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par le Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST). Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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