O interior de uma fogueira pode ser o último lugar a ser explorado, mas um novo método da Universidade da Flórida Central para fazer exatamente isso poderia levar a avanços no combate a incêndios, criando motores mais limpos e até viagens espaciais.

O professor associado Subith Vasu e o aluno de doutorado Zachary Loparo no Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da UCF e no Centro de Turbomaquinaria Avançada e Pesquisa Energética, desenvolveu a técnica. Suas descobertas são relatadas em um novo estudo na revista Cartas de Óptica .

Os pesquisadores precisam saber o que está acontecendo em um incêndio ou explosão para entender melhor como aumentar ou diminuir seu potencial de combustão, bem como analisar as moléculas envolvidas e seus papéis na reação.

Contudo, o interior do fogo não é o lugar mais fácil de se obter medidas.

"Você tem essa temperatura alta, ambiente bastante descompromissado, "Vasu disse." Para saber o que está acontecendo lá dentro, você não pode enviar como uma sonda, porque ele simplesmente derrete. Então, você tem que encontrar maneiras de olhar para dentro e medir, por exemplo, a temperatura e a concentração exata de moléculas queimando. "

O fogo pode fazer com que as moléculas mudem em velocidades de até um milionésimo de segundo e saber esses detalhes é importante para projetar melhores motores e técnicas para impulsionar tudo, de um carro a um foguete, Vasu disse.

Por exemplo, os pesquisadores podem usar as informações para projetar motores mais eficientes que impulsionam, mas minimize a quantidade de combustível necessária. Se as cargas de combustível necessárias para romper a gravidade da Terra pudessem ser reduzidas em espaçonaves, por exemplo, pode ajudar as pessoas a chegar a Marte e além mais cedo, Vasu disse.

Aprender mais sobre como o combustível queima em um motor também pode ajudar os pesquisadores a desenvolver estratégias para reduzir suas emissões tóxicas, o que ajudaria com a qualidade do ar, Vasu disse.

Outra aplicação é para combate a incêndios, incluindo incêndios florestais. A técnica pode permitir que os pesquisadores obtenham mais compreensão de como os retardadores de fogo funcionam quando aplicados, assim, permitindo-lhes projetar compostos mais adequados para lançar diferentes tipos de chamas.

A mesma abordagem também pode ser usada para maximizar o potencial explosivo de um composto, garantindo que o fogo fique quente o suficiente para destruir completamente uma ameaça potencial, como armas químicas.

Os pesquisadores também podem usar os conhecimentos obtidos pelo método para melhorar os modelos existentes de reações de combustão.

A técnica funciona usando um laser para analisar a reação. Um laser é um tiro através de um incêndio ou explosão e é capturado do outro lado por meio de um detector. À medida que o laser passa por uma reação de combustão, ele perde um pouco de sua energia à medida que viaja através do calor do fogo e encontra diferentes moléculas envolvidas na combustão, como o monóxido de carbono.

Sabendo quanto da energia diminui, os pesquisadores podem calcular a temperatura e também as concentrações de diferentes moléculas.

O laser faz a varredura da combustão em microssegundos e caracteriza a mudança de temperatura e a distribuição molecular do ambiente em microssegundos.

As técnicas anteriores exigiam vários lasers para caracterizar o ambiente extremo. Esta técnica é nova porque usa um laser, um avanço possibilitado pelo uso de um laser em cascata quântica modulado acústico-opticamente.

O modulador acústico-óptico permite medições tão rápidas que um único laser pode fazer o trabalho de vários lasers em uma fração do tempo.

Os pesquisadores desenvolveram e testaram sua técnica usando um tubo de choque que usa pequenas quantidades de combustível para produzir micro-explosões.

Loparo, que ajudou a liderar a pesquisa, disse que muito planejamento foi feito para desenvolver a técnica antes de ser testada no tubo de choque.

"Estou muito satisfeito com os resultados, "Loparo disse." Fizemos muitos modelos de antemão para prever o que deveríamos ver, e combinou muito bem com o que esses modelos disseram. Os resultados foram muito bons."

O laser usado na pesquisa foi desenvolvido por Arkadiy Lyakh, um co-autor do estudo que é professor assistente na Faculdade de Óptica e Fotônica da UCF e também faz parte do Centro de Tecnologia de Nanociências da UCF.