เทคนิคการขจัดน้ำแข็งด้วยไฟฟ้าสถิตแบบใหม่ที่ใช้ประโยชน์จากการแยกประจุตามธรรมชาติในผลึกน้ำแข็งที่กำลังเติบโตได้รับการพัฒนาโดยJonathan Boreykoและเพื่อนร่วมงานที่ Virginia Tech ในสหรัฐอเมริกา ทีมงานใช้กล้องความเร็วสูงเพื่อแสดงให้เห็นว่าอนุภาคน้ำแข็งแตกออกและเคลื่อนตัวออกจากพื้นผิวที่เย็นจัดเมื่อน้ำของเหลวลอยอยู่เหนืออนุภาคเหล่านี้อย่างไร
การค้นพบนี้สามารถปรับปรุงความสามารถของเรา
ในการขจัดชั้นน้ำแข็งที่แข็งแข็งออกจากพื้นผิวต่างๆ ซึ่งรวมถึงเครื่องบินและกระจกบังลมรถยนต์ได้อย่างมากการแยกประจุที่เกิดขึ้นเองในผลึกน้ำแข็งที่กำลังเติบโตได้รับการศึกษามานานหลายทศวรรษ สำหรับนักวิทยาศาสตร์ด้านบรรยากาศ ผลกระทบคือกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจว่าเมฆมีประจุอย่างไรในช่วงพายุฝนฟ้าคะนอง อย่างไรก็ตาม ผลกระทบที่เกี่ยวข้องอย่างหนึ่ง ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของการก่อตัวเป็นน้ำแข็ง ส่วนใหญ่ยังไม่ได้สำรวจมาจนถึงขณะนี้
เมื่อพื้นผิวรวมทั้งแก้วและโลหะถูกแช่เย็นในอากาศชื้น ผลึกน้ำแข็งที่มีการแตกแขนงคล้ายโครงสร้างคล้ายต้นไม้ที่เรียกว่าเดนไดรต์สามารถก่อตัวได้ เมื่อผลึกเหล่านี้โตขึ้น กิ่งบนของมันจะค่อยๆ อุ่นขึ้น ในขณะที่ฐานของมันจะเย็น สิ่งนี้สร้างความเข้มข้นที่สูงขึ้นของไอออนลบที่ถูกกระตุ้นด้วยความร้อน ซึ่งรวมถึงไฮโดรเนียมและไฮดรอกไซด์ในสาขา ทำให้เกิดประจุลบมากเกินไปในบริเวณเหล่านั้น
กระโดดข้ามช่องว่าง
ทีมของ Borekyo ได้สำรวจแนวคิดที่ว่าเอฟเฟกต์การชาร์จนี้สามารถนำไปใช้เพื่อพัฒนาเทคนิคที่ดีกว่าสำหรับการขจัดน้ำแข็งบนพื้นผิวที่เย็นจัด ในการทดลอง พวกเขาเตรียมชั้นของเดนไดรต์บนพื้นผิวแก้วและโลหะ และแขวนฟิล์มบาง ๆ ของน้ำของเหลวไว้เหนือพวกมันสองสามมิลลิเมตร เนื่องจากโมเลกุลของน้ำมีขั้วอย่างแรง พวกมันจึงเรียงตัวกันต่อหน้ากิ่งเดนไดรต์ที่มีประจุลบ สิ่งนี้สร้างแรงดึงดูดระหว่างกิ่งก้านและน้ำที่เป็นของเหลว ทำให้กิ่งก้านแตกออกมากและกระโดดข้ามช่องให้เกาะติดกับน้ำ (ดูวิดีโอ)
เนื่องจากไม่มีการไหลเวียนของอากาศหรือแรงดันไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องในกระบวนการ Borekyo และเพื่อนร่วมงานจึงสามารถจับภาพการกระโดดเหล่านี้ได้โดยไม่รุกรานโดยใช้กล้องความเร็วสูงและเปรียบเทียบการสังเกตของพวกเขากับการจำลองเชิงตัวเลข ภาพของพวกเขาแสดงให้เห็นถึงข้อตกลงที่ดีกับการจำลอง ทำให้สามารถวัดแรงไฟฟ้าสถิตที่เกี่ยวข้องได้อย่างแม่นยำ และพิจารณาการพึ่งพาการไล่ระดับอุณหภูมิทั่วทั้งเดนไดรต์
โครงสร้างนาโนของมอดอายทำให้สารเคลือบป้องกันไอซิ่งที่ดีผลลัพธ์นี้สามารถให้ข้อมูลเชิงลึกที่สดใหม่สำหรับนักวิทยาศาสตร์ในชั้นบรรยากาศที่ศึกษาว่าผลึกน้ำแข็งที่กำลังเติบโตทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในเมฆฝนฟ้าคะนองได้อย่างไร นอกจากนี้ การวิจัยอาจนำไปสู่เทคนิคการขจัดน้ำแข็งด้วยไฟฟ้าสถิตแบบใหม่ เหมาะสำหรับการขจัดน้ำค้างแข็งที่สะสมอยู่บนพื้นผิวต่างๆ รวมทั้งเครื่องบิน เครื่องปรับอากาศ และกระจกบังลมรถยนต์ในช่วงเช้าของฤดูหนาวที่หนาวเย็น
ทีมของ Borekyo วางแผนที่จะขยายเทคนิค
ของพวกเขาในการวิจัยในอนาคต การเปลี่ยนฟิล์มน้ำด้วยอิเล็กโทรดที่มีประจุไฟฟ้าแรงสูง อาจทำให้น้ำแข็งจำนวนมากขึ้น รวมทั้งเดนไดรต์ทั้งหมด ถูกผลักออกจากพื้นผิวนักวิจัยได้ทดสอบเครื่อง Floquet maser ในการตรวจจับสิ่งรบกวนเมื่อขับเคลื่อนด้วยความถี่ต่างๆ พวกเขาแสดงให้เห็นว่าแอมพลิจูดของแถบไซด์แบนด์อันดับหนึ่งเพิ่มขึ้นอย่างไรเมื่อความถี่ในการขับขี่ลดลง ซึ่งบ่งชี้ว่าความไวของสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้น สำหรับความถี่ในการขับขี่ที่ต่ำกว่า 1 เฮิรตซ์ เป็นไปไม่ได้ที่จะทำการวัดง่ายๆ เช่นนี้ เนื่องจาก maser เข้าสู่ระบอบการปกครองที่แตกต่างกันซึ่งแสดงแถบด้านข้างจำนวนมาก
นักวิจัยจึงวิเคราะห์สเปกตรัมความถี่ของแถบด้านข้างทั้งหมด การวัดของพวกเขาชี้ให้เห็นว่าเครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กมีความอ่อนไหวมากที่สุดต่อการรบกวนของความถี่ที่ต่ำมาก ซึ่งเป็นพฤติกรรมที่ตรงกันข้ามกับที่พบในเครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กที่ล้ำสมัยอื่นๆ เช่น อุปกรณ์รบกวนควอนตัมที่มีตัวนำยิ่งยวด (SQUID) และเครื่องวัดความเข้มข้นของอะตอมมิกแบบแลกเปลี่ยนการผ่อนคลาย (SERF) ,
ประสิทธิภาพ “ดีขึ้นมาก”“เราวัด ตัวอย่างเช่น 1 mHz และ 10 mHz จากนั้นเราก็ปรับข้อมูลของเราให้เหมาะสม” Jiang กล่าว นักวิจัยกล่าวว่าระหว่าง 1–100 mHz อุปกรณ์ของพวกเขาทำงานได้ดีกว่าเครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กอื่นๆ ด้วยความไว 700 fT/Hz
ข้อจำกัดในปัจจุบันของอุปกรณ์ไม่ใช่พื้นฐาน ดังนั้นนักวิจัยจึงเชื่อว่ามันควรจะเป็นไปได้ที่จะบรรลุความไวที่ดียิ่งขึ้นในความถี่ที่ต่ำกว่า “ส่วนใหญ่จะถูกจำกัดโดยความไม่เสถียรของ maser ของเรา ซึ่งส่วนใหญ่มาจากเลเซอร์ที่เราใช้ในการปั๊มระบบออปติคัล” Jiang กล่าว “ที่ความถี่ต่ำเสียงจะดังขึ้น”
ด้วยการตั้งค่าที่เสถียรยิ่งขึ้น อาจสามารถเข้าถึงความไวได้ประมาณ 7 fT/Hz ที่ 1 mHz แม้ในรูปแบบปัจจุบัน เครื่องตรวจจับสามารถช่วยตรวจสอบการจัดตำแหน่งของกระจกในeLISA (Evolved Laser Interferometric Space Antenna) ซึ่งเป็นหอสังเกตการณ์คลื่นโน้มถ่วงบนอวกาศที่เสนอ maser ขั้นสูงสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีค่ามากในการตามล่าหาอนุภาคสสารมืดที่เบามาก ซึ่งบางส่วนคาดการณ์ว่าจะสร้างสนามแม่เหล็กความถี่ต่ำที่สามารถตรวจพบได้บนโลก: “ผมคิดว่านี่เป็นการเปิดหน้าต่างใหม่ที่ไม่เคยมีใครทำมาก่อนในการค้นหาสสารมืด”
Credit : middletonspreserves.com monclerjacketsonlineshop.com nfopptv.com norgicpropecia.com
