Plasmas de baixa temperatura são promissores para aplicações na medicina, purificação da água, agricultura, remoção de poluentes, síntese de nanomateriais e muito mais. No entanto, fazer esses plasmas por métodos convencionais consome vários milhares de volts de eletricidade, diz David Go, um engenheiro aeroespacial e mecânico da Universidade de Notre Dame. Isso limita seu uso fora das configurações de alta tensão.

Em trabalho apoiado pela U.S. National Science Foundation, Go e uma equipe de pesquisadores conduziram pesquisas que exploram a fabricação de dispositivos de plasma que podem ser operados sem energia elétrica - eles precisam apenas de energia humana ou mecânica.

Seu artigo na Applied Physics Letters apresenta uma estratégia que os cientistas chamam de "plasma de conversão de energia" como uma alternativa para produzir descargas de "faíscas transitórias" sem a necessidade de uma fonte de alimentação de alta voltagem.

Os pesquisadores projetaram, fabricou e testou um dispositivo piezoelétrico de manivela para gerar o plasma. O dispositivo inclui um atuador em forma de concha de caracol que comprime um acendedor de grelha a gás convencional feito de um cristal piezoelétrico para formar o plasma.

Quando o cristal piezoelétrico é comprimido, ele é polarizado e gera uma voltagem de superfície alta o suficiente para iniciar um plasma. A casca do caracol permite que o dispositivo de ignição reinicie rapidamente para que uma descarga de plasma possa ser gerada a cada revolução, não importa o quão rápido uma pessoa acione o dispositivo.

A equipe descobriu que o plasma de conversão de energia criado manualmente pode ser mais útil quando integrado em dispositivos que têm peças rotativas ou produzem vibrações naturalmente, como motores de combustão interna com pistões oscilantes. Por exemplo, plasmas de conversão de energia podem fazer o processo de combustão em carros, aviões e navios de cruzeiro mais eficientes em termos de combustível.

"Este estudo na interface da física do plasma, química e engenharia são um ótimo exemplo de pesquisa fundamental inovadora com potencial para aplicações de curto e longo prazo, "diz Vyacheslav (Slava) Lukin, um diretor de programa na Divisão de Física da NSF. "Com alunos de graduação como autores principais do artigo, este projeto promove o progresso da ciência e contribui diretamente para o desenvolvimento da futura força de trabalho STEM da nação. "