Um 4 Zentimeter konnte der Lichtbogen durch Ultraschall abgelenkt und um das Objekt herumgeleitet werden. Im Hintergrund oben sind die Ultraschall-Geber zu sehen, die dafür verwendet wurden. (Bild: Josu Irisarri / University of Helsinki)
Elektrische Entladungen durch die Luft - Funken - werden zum Schweißen, zur Stromversorgung von Elektronik, zur Abtötung von Keimen oder zur Zündung des Kraftstoffs in Automotoren verwendet. Trotz ihrer Nützlichkeit sind sie im freien Raum schwer zu kontrollieren, da sie sich in chaotische Zweige aufspalten, die sich auf die nächstgelegenen Metallobjekte zubewegen.
Bleiben Sie informiert
Diese Themen interessieren Sie? Mit unserem Newsletter sind Sie immer auf dem Laufenden. Gleich anmelden!
In einer kürzlich durchgeführten Studie wurde nun erstmals eine Möglichkeit entdeckt, Elektrizität mithilfe von Ultraschallwellen zu kontrollieren. Das ermöglicht es, einen Funken um Hindernisse herumzuleiten oder ihn an bestimmten Stellen, sogar in nicht leitende Materialien, einschlagen zu lassen."Wir haben dieses Phänomen vor mehr als einem Jahr beobachtet, dann haben wir Monate gebraucht, um es zu kontrollieren, und noch länger, um eine Erklärung zu finden", sagt Dr. Asier Marzo von der Universität Navarra in Spanien, leitender Forscher der Arbeit.
Wie kann Ultraschall elektrische Funken steuern?
Diese Führung ist möglich, weil die Funken die Luft erwärmen, diese sich ausdehnt und ihre Dichte dabei verringert. Die heiße Luft wird dann durch Ultraschallwellen in Bereiche mit höherer Schallintensität gelenkt, und die nächsten Funken folgen dann diesen Bereichen mit leichterer Luft aufgrund ihrer geringeren Durchbruchsspannung.
Das folgende Video zeigt den Vorgang:
"Die präzise Steuerung von Funken ermöglicht ihre Nutzung in einer Vielzahl von Anwendungen, wie z. B. in den Atmosphärenwissenschaften, bei biologischen Verfahren und bei der selektiven Stromversorgung von Schaltkreisen", kommentiert Prof. Ari Salmi von der Universität Helsinki in Finnland. Bisher konnten Funken nur mit laserinduzierten Entladungen, umgangssprachlich Elektrolaser genannt, gelenkt werden, was den Einsatz gefährlicher Laser sowie ein präzises Timing zwischen dem Laser und der elektrischen Entladung erforderte.
Die entwickelte Methode verwendet Ultraschall anstelle von Lasern und ist für Augen und Haut ungefährlich. Das Gerät ist kompakt, erschwinglich und kann kontinuierlich betrieben werden. "Ich bin begeistert von der Möglichkeit, mit sehr schwachen Funken kontrollierte taktile Reize in der Hand zu erzeugen und vielleicht das erste berührungslose Braille-System zu schaffen", sagt Erstautor Josu Irisarri. Die Studie wurde in Zusammenarbeit zwischen Forschern der Öffentlichen Universität Navarra (UPNA), der Universität Helsinki und der Universität Waterloo in Kanada durchgeführt und in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.
