燃烧的火焰充满了可能受到电场影响的带电粒子。阿卜杜拉国王科技大学的研究人员现在已经研究了使用高电压来控制这些颗粒，这可能会减少烟灰的形成并提高火焰的稳定性。
研究小组负责人 Min Suk Cha 表示：“虽然尚未得到应用，但我们相信这些科学知识将为灭火、空气和太空推进，甚至在太空使用火焰等领域提供动力。”
科学家们已经知道燃烧燃料会产生电子和离子。近年来，阿卜杜勒阿卜杜勒阿卜杜拉国王科技大学团队已经证明，电场使这些离子以“离子风”的形式流动，从而影响火焰的形状和燃烧过程。
为了更好地理解这种现象，该团队开发了一种模拟来展示电场如何塑造离子风。“最终，我们希望建立一个全面的预测工具，”团队成员 Jinwoo Son 说。模拟包括许多因素，包括电场强度、火焰中不同类型的离子及其分布。
研究人员通过研究暴露在高达 2,500 伏电场的空腔内的火焰来测试这些预测。甲烷气体从腔体的一侧进入，而氧气从另一侧进入，在中间形成一条火焰带。
该团队使用高功率激光脉冲测量火焰中不同点的电场，这种方法称为电场诱导二次谐波产生（EFISH）。研究人员修改了 EFISH 技术，添加了一个可以在千亿分之一秒内关闭电压的开关。这有效地在时间和空间上冻结了火焰离子，以便 EFISH 能够准确捕捉其分布情况。
实验结果与模拟结果基本一致，但靠近燃料出口的局部电场存在显着差异。“在该区域，实验显示电场有所增加，而模拟显示电场几乎没有变化，”团队成员 Jin Park 说。
这种增强的电场是由部分燃烧的燃料的带负电的离子引起的，这是意料之外的并且没有被包括在模拟中。研究人员建议，对源自燃料分子的带负电离子的进一步测量应该纳入未来的模拟中，以提高其准确性。
“我相信我们在这一领域的科学探索很快就会结束，”查说。“我们的下一步将是将我们的知识应用于实际应用。潜在领域包括优化高效工业炉中的 传热、微推力和推进、灭火和空间利用。”
该研究发表在《科学报告》杂志上。
