《大氣壓非平衡電漿誘導成核效應研究》是依託華中科技大學，由楊勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大氣壓非平衡電漿誘導成核效應研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊勇
- 依託單位：華中科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
離子誘導成核已被證明是大氣中氣溶膠凝結核形成的重要來源。基於離子誘導成核的催化凝結技術為大氣水資源的開發提供了全新的途徑。目前國際主流離子誘導成核相關研究主要利用放射性物質、高能粒子束或飛秒雷射作為帶電粒子源，其設備複雜昂貴，且對防護要求較高，不利於實驗的開展。本課題首次提出利用大氣壓非平衡電漿為帶電粒子源進行電漿誘導成核的探索性研究。在前期已驗證大氣壓非平衡電漿誘導成核有效性的基礎上，計畫在不同放電形式和放電參數下，研究帶電粒子密度與其空間擴散分布之間的內在規律，在人工氣候室可控條件下定量研究不同參數下帶電粒子，尤其是高密度帶電粒子對氣溶膠成核速率的影響，確定電漿誘導成核的最優帶電粒子密度值，並探索在該最優密度下可有效誘導形成粒徑大於臨界半徑氣溶膠的溫濕度視窗。上述研究將為離子體誘導成核的套用提供理論指導。
結題摘要
離子誘導成核已被證明是大氣中氣溶膠凝結核形成的重要來源。基於離子誘導成核的催化凝結技術為大氣水資源的開發提供了全新的途徑。本項目首次提出利用大氣壓非平衡電漿為帶電粒子源進行電漿誘導成核的探索性研究。通過自行搭建的人工氣候室，實現了溫度-40℃-100℃可控，溫度控制精度±0.5℃，降溫速率1-2℃/分鐘，升溫速率2-3℃/分鐘，濕度範圍0-98%RH可控，內部氣壓1-10^5Pa可控，並測量了由電漿放電產生的帶電粒子在氣候室內的分布情況。結果表明，在距離放電20cm的位置，帶電粒子密度可達1.2*10^6/cm3；隨著距離的增加，帶電粒子密度迅速衰減。當到達氣候室邊緣時（距離放電位置50cm），帶電粒子密度約為1*10^5/cm3。以人工氣候室為基礎，搭建了基於電暈放電的離子催化凝結實驗平台。結果表明，在過飽和條件下，電暈放電可有效誘導液滴的凝聚，形成肉眼可見的霧滴。在亞飽和條件下，在帶電粒子作用下同樣可促進微液滴的凝聚，形成10-30微米的雲滴。為進一步探索由電暈放電引起的離子誘導成核的機理，研究了在不同放電等級和條件下微液滴的荷電情況，提出了新的修正擴散模型以解釋亞微米直徑下液滴荷電的動力學特性。本項目證明了利用大氣壓電暈放電在亞飽和條件下產生離子誘導成核效應的有效性，通過低溫電漿物理與大氣物理的交叉，為離子誘導成核這一重要科學現象的實驗室定量研究提供創新性的研究手段，也為開發大氣水資源新技術的研發提供新的思路和科學依據，
