等離子體(plasma)又叫做電漿，是由部分電子被剝奪后的原子及原子團(tuán)被電離后產(chǎn)生的正負(fù)離子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，尺度大于德拜長度的宏觀電中性電離氣體，其運(yùn)動(dòng)主要受電磁力支配，并表現(xiàn)出顯著的集體行為。它廣泛存在于宇宙中，常被視為是除去固、液、氣外，物質(zhì)存在的第四態(tài)，是一種很好的導(dǎo)電體。今天Aigtek安泰電子給大家分享一篇來自中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所，王中林研究組的相關(guān)研究成果：【NatureCommunications】機(jī)械驅(qū)動(dòng)的摩擦電微等離子體源誕生。

　　研究人員認(rèn)為傳統(tǒng)的等離子體通常需要外部高壓電源驅(qū)動(dòng)，如直流、微波、射頻等，其移動(dòng)性、靈活性不可避免地受到電網(wǎng)或電池容量的限制。目前，通常利用壓電材料、太陽能或（鉆石與藍(lán)寶石相互）摩擦來產(chǎn)生等離子體。

　　盡管壓電等離子體消除了對(duì)傳統(tǒng)變壓器的需求，但仍然需要電源作為能量輸入；太陽能等離子體需要變壓器和用于黑暗環(huán)境的儲(chǔ)能裝置；而摩擦等離子體（Triboplasma），則僅限于原位（insitu）應(yīng)用。近年來，源自于麥克斯韋方程組中位移電流的摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）在自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。

　　作為電源，TENG天然具有高電壓的輸出特性，目前已應(yīng)用在質(zhì)譜儀中定量地產(chǎn)生輸入離子，還可通過高壓電場生成納米纖維。實(shí)際上，當(dāng)操作TENG建立了較高的電勢差（~kV）時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)靜電放電現(xiàn)象，這就意味著有可能利用TENG可控地誘發(fā)連續(xù)靜電放電以產(chǎn)生等離子體。

　　因此，研究人員提出摩擦電微等離子體（TriboelectricMicroplasma）的概念，將等離子體與TENG結(jié)合起來，直接收集機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生大氣壓等離子體。其原理為：通過摩擦起電效應(yīng)產(chǎn)生足夠高的電壓，用于遠(yuǎn)程建立高壓電場擊穿氣體，從而生成等離子體。這種方法為TENG在高壓電場領(lǐng)域的直接應(yīng)用打開了一扇門，尤其是自驅(qū)動(dòng)等離子體。

　　圖文導(dǎo)讀

　　圖1摩擦電微等離子體的實(shí)驗(yàn)裝置及原理圖

　　（a）摩擦納米發(fā)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)微等離子體射流示意圖

　　（b）摩擦電微等離子體與人體皮膚接觸

　　（c）具有TENG圖案的介質(zhì)阻擋放電（DBD）裝置圖

　　（d）具有TENG圖案的介質(zhì)阻擋放電（DBD）等離子體照片

　　（e）摩擦納米發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等離子體的原理圖

　　圖2摩擦電微等離子體的電學(xué)特性與N2電暈放電光譜分析

　　（a）電學(xué)參數(shù)測量原理圖

　　（b-c）不同轉(zhuǎn)速下TENG開路電壓與短路電流

　　（d-f）介質(zhì)阻擋放電（DBD）電學(xué)特性

　　（g-i）微電火花放電（Microspark）電學(xué)特性

　　（j）五階升壓電路（AC轉(zhuǎn)DC），用于N2電暈放電

　　（k）N2電暈放電3條特征譜線、電流與電壓隨時(shí)間的同步變化

　　（l）N2電暈放電發(fā)射光譜

　　圖3介質(zhì)阻擋放電（DBD）微等離子仿真

　　（a）瞬態(tài)電壓、電場強(qiáng)度、電子數(shù)密度及電子溫度隨時(shí)間變化

　　（b-c）在不同時(shí)刻毛細(xì)管內(nèi)電子數(shù)密度與電子溫度的徑向分布

　　（d）T/2時(shí)刻電子數(shù)密度分布云圖

　　（e）在實(shí)驗(yàn)、等效電路模型及COMSOL模型中放電電流波形對(duì)比

　　圖4不同放電模式下電學(xué)特性隨電極間距的變化

　　（a-d）1型介質(zhì)阻擋放電（DBD）裝置示意圖及電學(xué)特性變化，具體包括放電電流、放電時(shí)間平均數(shù)/周期、電流有效值、平均功率（下同）

　　（e-h）2型石英毛細(xì)管微電火花放電裝置示意圖及電學(xué)特性變化

　　（i-l）3型不銹鋼針管微電火花裝置示意圖及電學(xué)特性變化

　　（m-p）放電模式隨結(jié)構(gòu)變化的過程

　　圖5摩擦電微等離子體的應(yīng)用

　　（a）用微等離子體處理FEP表面示意圖

　　（b）微等離子體處理前后FEP表面接觸角的變化

　　（c-d）微等離子體點(diǎn)亮“TENG”圖案實(shí)物照片

　　（e-f）摩擦納米發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的等離子體發(fā)光盤（Plasmadisk）實(shí)物照片

　　為了滿足等離子體及介質(zhì)阻擋放電測試系統(tǒng)的電壓、功率、頻率需求，我們選擇ATA-7050高壓放大器來為系統(tǒng)提供動(dòng)能，指標(biāo)參數(shù)具體如下：

　　帶寬：（-3dB）DC~5kHz

　　電壓：10kVp-p（±5kVp）

　　電流：20mAp

　　功率：100Wp

　　壓擺率：≥111V/μs

　　ATA-7050高壓放大器在介質(zhì)阻擋放電(DBD)、無損檢測、材料極化、3D打印、電流體打印、電光調(diào)制、壓電點(diǎn)膠閥、電活性聚合物、鐵電測試、等離子體、靜電偏轉(zhuǎn)，電滯回曲線等眾多領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，具體案例歡迎持續(xù)關(guān)注我們，我們將在日后逐一為大家分享。

　　除此之外它還具有以下特點(diǎn)及優(yōu)勢：

　　1、雙通道輸出，最大輸出功率100Wp，電壓增益數(shù)控0~2000倍可調(diào)，結(jié)合液晶面板增益的顯示，能夠快速調(diào)整至需要的電壓值；

　　2、液晶面板顯示，操作簡單；

　　3、具有輸出開關(guān)，控制更加靈活；

　　4、裝有風(fēng)扇進(jìn)而有效散熱；

　　5、輸出具有過流保護(hù)；

　　6、配有1/1000Monitor：此端口電壓為輸出端口的1/1000，監(jiān)測口為BNC接頭，可以直接連接到示波器進(jìn)行輸出電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

　　ATA-7050電壓放大器參數(shù)指標(biāo)

　　ATA-7050電壓放大器幅頻特性圖

　　ATA-7050電壓放大器容性負(fù)載曲線圖

　　本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請(qǐng)持續(xù)關(guān)注我們。

西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率放大器模塊、功率信號(hào)源、射頻功率放大器、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)，為用戶提供具有競爭力的測試方案。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)www.sillink.com.cn或撥打029-88865020。

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