به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، محققان با انجام این کار به طولانی ترین مدت زمان فعالیت مشعل پلاسما در جهان دست یافته اند.
مشعل پلاسما دستگاهی است که جریانی مداوم از پلاسما (حالت چهارم ماده) را تولید می کند. ماده در این وضعیت بسیار داغ است و الکترون ها از آن کنده می شوند در نتیجه یک گاز یونیزه به وجود می آید. از این گاز می توان برای برش دقیق مواد رسانای الکتریکی استفاده کرد و بنابراین در مصارف صنعتی کاربرد دارد.
گازهای نجیب مانند هلیوم و نئون به طور معمول در مشعل های پلاسما به کار می روند. آرگون ترکیب شده با هیدروژن به دلیل ارزان بودن و تولید داغ ترین شعله و دقیق ترین برش نیز معمول ترین ترکیب گازی صنعتی است.
مشعل پلاسما برای برش یک قوس با ماده مورد نظر ایجاد می کند. این قوس توسط یک نازل مسی منقبض شده است که دارای سوراخ ریز است. خروجی ظریف به افزایش دما و سرعت پلاسمایی کمک می کند که از مشعل خارج می شود. دمای مشعل پلاسما ممکن است تا ۲۰ هزار درجه سانتیگراد بالا برود. جریان مشعل پلاسما همچنین به حذف مواد مذاب از سطح کمک می کند. در برش با پلاسما بر خلاف برش با استفاده از اکسیژن، فلز تحت فرآیند اکسیده نمی شود. بنابراین، می توان آن را در طیف گسترده ای از مواد مانند فولاد ضد زنگ، چدن، آلومینیوم و آلیاژهای غیر آهنی استفاده کرد.
این روش علاوه بر برش در حوزه های دیگر مانند متالورژی کم کربن، آماده سازی مواد کربنی کارایی دارد. در این کاربردها کاتد تبخیر می شود و باید دوباره تجدید شود. این امر طول عمر مشعل را محدود می کند و از سوی دیگر هزینه های نگهداری مرتبط با تجهیزات را می افزاید.
گروهی از محققان به رهبری ژائو پنگ در انستیتو علوم فیزیک Heifei یک راه حل ساده و موثر برای چالش تبخیر کاتد یافته اند.
در این تحقیق یک سیستم تغذیه پیوسته برای کاتد ایجاد شد که می‌تواند به سرعت کاتدهای قدیمی و فرسوده را بدون قطع کردن مشعل پلاسما پر کند. این طراحی نوآورانه است و نه تنها به غلبه بر چالش کمک می کند بلکه چند مانع مرتبط با مشعل های پلاسما را حل می کند. این طراحی بر پنج مانع اصلی، از جمله هدایت، هدایت حرارتی، آب بندی، خنک کننده آب و مکانیزم رانش مداوم غلبه می کند.
مشعل های پلاسما به طور معمول به مدت ۱۶۰ ساعت فعال می مانند. اما با نوآوری جدید تیم کمک می کند تا مشعل پلاسما برای مدت طولانی تری کار کند و در نتیجه هزینه های نگهداری کاهش می یابد.