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《流浪地球》中为行星发动机提供反冲力的等离子体究竟有何神奇之处?

http://www.service.hc360.com2019年04月28日17:16T|T

今年春节,国产科幻电影《流浪地球》热播,有关专家和观众对此纷纷点赞,认为它开启了中国电影的“科幻元年”。电影里人类举全球之力修建了1.2万台地球发动机,这种高达11000米的地球发动机以岩石为燃料,利用岩石中的硅等重元素进行核聚变反应,从而产生高温高压高能的等离子体流,通过等离子体流喷射产生的巨大反冲力,推动地球迁徙。

电影是科幻的,但等离子体是一种真实的客观存在,的确有一定的“魔力”。现在,就让我们以严谨的科学态度揭开它神秘的面纱。

占宇宙总量的99%以上,是物质存在的主要形式

我们都知道在自然界中,固态、液态、气态,是物质存在的3种基本形态,而等离子体则是有别于这三种形态的第四形态。等离子体是由大量正离子、负离子、电子、自由基和各种活性基团等带电粒子构成的电中性集合体,由于它们的正负电荷总量相等,所以叫做“等离子体”。在地球上,等离子体物质确实比较稀少,然而在整个宇宙中,等离子体占据着99%以上的物质总量,广泛存在于星际空间、恒星内部、地球电离层等自然环境中,是物质存在的主要形式。

那么,等离子体是怎么产生的呢?

目前,较为成熟的等离子体产生方法,是将普通气体加热到足够高的温度或施加强电磁场,使得气体原子的外层电子由于运动加速或受力,而脱离原子成为自由电子。这样,原来的中性气体因电离,就变成了由带正电的离子、带负电的电子以及部分未电离的原子组成的一团均匀的“浆糊”,这团“浆糊”就是正负电荷总量相等的等离子体。美丽多彩的霓虹灯、炽热的火焰、光辉夺目的闪电以及绚烂壮观的极光,都是等离子体现象。电影中地球发动机喷口喷射出蓝白色强光,形成的一根根巨型光柱,就是在核聚变形成的高能量密度物理条件下产生的高温等离子体流。

等离子体的用途非常广泛,大到能为人类带来无限清洁能源的可控聚变,小到五颜六色的荧光灯,还有芯片制造产业不可或缺的刻蚀机……,都有等离子体的应用。而在室内空气消毒净化领域,等离子技术更是显示出无可比拟的优越性。

等离子体能够直接分解甲醛,净化更彻底

针对室内常见的甲醛等TVOC污染,传统的过滤技术只能依靠层层滤网和活性炭简单吸附,滤网若干及时更换,不仅起不到净化效果,还会形成二次污染。而等离子体技术比如电力魔方的低温等离子体空气卫士,是通过一系列的物理、化学反应,将甲醛直接分解成H₂O和CO2这样的无害产物,净化更彻底。

比起净化甲醛,等离子体更擅长杀菌消毒

滤网式空气净化器如果滤网不支持过滤PM0.1级别以上颗粒的话,从物理条件上来说并不能过滤掉病菌。并且就算细菌、病毒被空气净化器吸附过滤以后,往往也会生存在滤网上面,这样子滤网本身就变成了一个污染源,吹出的空气还是会附带着细菌病毒。

而等离子体中含有的大量活性氧离子、高能自由基团等成分,能够与细菌、霉菌、芽孢和病毒中的蛋白质和核酸物质发生氧化反应而变性,从而使各类微生物死亡。并且等离子体中的活性粒子可以在数秒钟时间内快速消失,不会对室内人员造成任何伤害,因此安全可靠。

超微净化,连PM1都不放过

德国国家环境与健康研究中心(JSF)研究证实:颗粒物粒径越小,对人体的危害越严重。细颗粒物(PM2.5)中,绝大多数都是直径1微米以下的颗粒物,即超细颗粒物(PM1)。滤网拦截的净化效果受滤网孔径大小的限制,对越大的粒子效果越好;而电力魔方空气卫士采用高速离子风自吸式低温等离子体空气净化系统,其反应腔内的大量电子及带电粒子会非弹性碰撞漂浮在空气中的颗粒物,使其向集尘环移动,其中带电气体分子的定向运动同时产生离子风,大幅降低颗粒物在集尘过程中的湍流逃逸,对PM1颗粒物净化率高达99.5%。

等离子体技术经过几十年的发展,它的神奇“魔力”拨云见日,愈加令人惊奇。该技术兼具物理效应、化学效应和生物效应,并且能耗低、效率高、无二次污染,目前已广泛应用于医院手术室、ICU、新生儿病房等洁净度要求高的场所。

责任编辑:许慧

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