物理学院三束实验室
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温小琼教授“水下流光放电冲击波”研究成果论文作为特色头条刊登在《AIP Advance》杂志网站首页


 

    2019712日,物理学院三束材料改性教育部重点实验室温小琼教授撰写的论文《Shock wave release behavior of a pulsed positive streamer discharge in water》作为AIP Advance》杂志特色亮点文章正式刊登在杂志官方网站首页头条,同时《AIP Scilight》杂志针对该论文发表题为《Shockwaves from pulsed streamer discharge imaged at ultra-high speeds评论文章。

 

 

 

水下放电等离子体在环境修复、纳米材料、等离子体医学和农业等领域具有广阔的应用前景,近年来水下放电基础物理研究引起了世界各国学者的浓厚兴趣。水下流光放电产生的流光丝在水中传播过程中依次释放冲击波并形成冲击波串,研究水下流光放电冲击波行为对研究水下流光放电传播的物理机理以及拓展水下放电等离子体的应用具有重要的意义。

温小琼教授利用四分幅超高速相机从一个放电脉冲过程中依次拍摄四幅图像,首次获得了能够分辨单一冲击波的水下流光放电图像。通过对图像的分析,发现相邻两个独立冲击波的间隔约为160微米且不受外加电压和水电导率的影响。根据水下放电的气泡理论,温小琼教授提出冲击波是由放电流光丝先端160微米的气体片段(gaseous segment)电击穿产生的。放电流光丝释放一个冲击波之后暂停传播,等待先端再次形成一个新的160微米气体片段,新生成的气体片段经历电击穿再次释放一个冲击波,如此循环流光丝向前传播发展形成冲击波串。温小琼教授推测流光丝先端等离子体鞘层中阳离子与水的相互作用在气体片段形成中起关键作用,根据文献数据初步估算,阳离子与水面相互作用形成气体片段的速度足以支撑流光丝在水中以20—30 km/s的速度传播。该研究成果为水下放电气泡理论提供了有力实验证据,有望解决几十年来气泡理论与水下放电流光丝传播速度之间的矛盾。

 

 

该研究成果是在国家自然科学基金重点项目的支持下取得的。此前温小琼教授首次发现了水下放电流光丝的长时间交替间歇传播行为,撰写的论文《Propagation behavior of microsecond pulsed positive streamer discharge in water 入选AIP Journal of Applied Physics》杂志的 “编辑精选文章”(Editor’s Pick),并于201941日刊登于JAP杂志官方网站首页。

 

*相关论文发表于AIP Advances 9, 075310 (2019)https://doi.org/10.1063/1.5108547 J. Appl. Phys. 125, 133302 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5088193。相关评论发表于AIP Scilighthttps://doi.org/10.1063/1.5118430)。

07月15日



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