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　　等离子体(plasma)又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态，是一种很好的导电体。今天Aigtek今晚必中三码017期给大家分享一篇来自中国科学院北京纳米能源与系统研究所，王中林研究组的相关研究成果：【NatureCommunications】机械驱动的摩擦电微等离子体源诞生。

　　研究人员认为传统的等离子体通常需要外部高压电源驱动，如直流、微波、射频等，其移动性、灵活性不可避免地受到电网或电池容量的限制。目前，通常利用压电材料、太阳能或（钻石与蓝宝石相互）摩擦来产生等离子体。

　　尽管压电等离子体消除了对传统变压器的需求，但仍然需要电源作为能量输入；太阳能等离子体需要变压器和用于黑暗环境的储能装置；而摩擦等离子体（Triboplasma），则仅限于原位（insitu）应用。近年来，源自于麦克斯韦方程组中位移电流的摩擦纳米发电机（TENG）在自驱动系统中获得了广泛的应用。

　　作为电源，TENG天然具有高电压的输出特性，目前已应用在质谱仪中定量地产生输入离子，还可通过高压电场生成纳米纤维。实际上，当操作TENG建立了较高的电势差（~kV）时，经常会出现静电放电现象，这就意味着有可能利用TENG可控地诱发连续静电放电以产生等离子体。

　　因此，研究人员提出摩擦电微等离子体（TriboelectricMicroplasma）的概念，将等离子体与TENG结合起来，直接收集机械运动产生大气压等离子体。其原理为：通过摩擦起电效应产生足够高的电压，用于远程建立高压电场击穿气体，从而生成等离子体。这种方法为TENG在高压电场领域的直接应用打开了一扇门，尤其是自驱动等离子体。

　　图文导读

　　图1摩擦电微等离子体的实验装置及原理图

　　（a）摩擦纳米发电机直接驱动微等离子体射流示意图

　　（b）摩擦电微等离子体与人体皮肤接触

　　（c）具有TENG图案的介质阻挡放电（DBD）装置图

　　（d）具有TENG图案的介质阻挡放电（DBD）等离子体照片

　　（e）摩擦纳米发电机驱动等离子体的原理图

　　图2摩擦电微等离子体的电学特性与N2电晕放电光谱分析

　　（a）电学参数测量原理图

　　（b-c）不同转速下TENG开路电压与短路电流

　　（d-f）介质阻挡放电（DBD）电学特性

　　（g-i）微电火花放电（Microspark）电学特性

　　（j）五阶升压电路（AC转DC），用于N2电晕放电

　　（k）N2电晕放电3条特征谱线、电流与电压随时间的同步变化

　　（l）N2电晕放电发射光谱

　　图3介质阻挡放电（DBD）微等离子仿真

　　（a）瞬态电压、电场强度、电子数密度及电子温度随时间变化

　　（b-c）在不同时刻毛细管内电子数密度与电子温度的径向分布

　　（d）T/2时刻电子数密度分布云图

　　（e）在实验、等效电路模型及COMSOL模型中放电电流波形对比

　　图4不同放电模式下电学特性随电极间距的变化

　　（a-d）1型介质阻挡放电（DBD）装置示意图及电学特性变化，具体包括放电电流、放电时间平均数/周期、电流有效值、平均功率（下同）

　　（e-h）2型石英毛细管微电火花放电装置示意图及电学特性变化

　　（i-l）3型不锈钢针管微电火花装置示意图及电学特性变化

　　（m-p）放电模式随结构变化的过程

　　图5摩擦电微等离子体的应用

　　（a）用微等离子体处理FEP表面示意图

　　（b）微等离子体处理前后FEP表面接触角的变化

　　（c-d）微等离子体点亮“TENG”图案实物照片

　　（e-f）摩擦纳米发电机驱动的等离子体发光盘（Plasmadisk）实物照片

　　为了满足等离子体及介质阻挡放电测试系统的电压、功率、频率需求，我们选择ATA-7050高压放大器来为系统提供动能，指标参数具体如下：

　　带宽：（-3dB）DC~5kHz

　　电压：10kVp-p（±5kVp）

　　电流：20mAp

　　功率：100Wp

　　压摆率：≥111V/μs

　　ATA-7050高压放大器在介质阻挡放电(DBD)、无损检测、材料极化、3D打印、电流体打印、电光调制、压电点胶阀、电活性聚合物、铁电测试、等离子体、静电偏转，电滞回曲线等众多领域都有着广泛应用，具体案例欢迎持续关注我们，我们将在日后逐一为大家分享。

　　除此之外它还具有以下特点及优势：

　　1、双通道输出，最大输出功率100Wp，电压增益数控0~2000倍可调，结合液晶面板增益的显示，能够快速调整至需要的电压值；

　　2、液晶面板显示，操作简单；

　　3、具有输出开关，控制更加灵活；

　　4、装有风扇进而有效散热；

　　5、输出具有过流保护；

　　6、配有1/1000Monitor：此端口电压为输出端口的1/1000，监测口为BNC接头，可以直接连接到示波器进行输出电压的实时监测。

　　ATA-7050电压放大器参数指标

　　ATA-7050电压放大器幅频特性图

　　ATA-7050电压放大器容性负载曲线图

　　本资料由Aigtek今晚必中三码017期整理发布，更多案例及产品详情请持续关注我们。

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