プラズマアクチュエータとは｜原理から応用例までくわしく解説

プラズマアクチュエータは、電極と誘電体という2つの主要部から構成されるシンプルな構造で、高電圧を印加することでプラズマを発生させ、イオン風によって気流を発生させる流体制御デバイスです。

プラズマアクチュエータは、以下の2つの主要部から構成されています。

電極：
高電圧を印加し、プラズマを発生させる役割を担います。電極には、銅、アルミ、ITOなど導電性の高い材料が用いられます。

誘電体：
電極と空気層を絶縁して、プラズマの安定化に貢献します。ガラス、樹脂、セラミックなどの絶縁性の高い材料が用いられます。

 プラズマアクチュエータは、以下の3つのステップで気流を発生させます。

1. 高電圧を印加：電極に高電圧を印加することで、電場が発生します。

2. プラズマ発生：電場によって空気中のガス分子がイオン化され、プラズマが発生します。

3. イオン風発生：プラズマ中のイオンが電場力によって加速され、中性粒子と衝突することで、ドラッグ力と呼ばれる力が発生し、気流が発生します。

プラズマアクチュエータは、電極と誘電体というシンプルな構造で構成されており、可動部がありません。これによって、摩擦や摩耗がなく、長寿命化やメンテナンス性の向上が期待できます。また、薄型軽量で柔軟性に富むため、曲面や狭い場所にも容易に設置することができ、従来のモーターやファンでは実現できなかった新たな流体制御が可能になります。

プラズマアクチュエータは、可動部を持たずに高速応答で気流を発生させることができます。薄型・軽量で、壁面近傍の流れや境界層を制御しやすいため、乱流制御やマイクロ流体制御などの分野での応用が期待されています。

プラズマアクチュエータは、比較的シンプルな材料構成で製作でき、用途に応じた設計がしやすい点も特長です。コストパフォーマンスの高い流体制御デバイスとして、幅広い分野での普及が期待されます。

プラズマアクチュエータは、平面だけでなく、曲面や複雑な形状にも容易に作製することができます。従来のアクチュエータでは設置が困難だった場所にも設置することが可能になり、新たな流体制御の可能性が広がります。

ご検討中の実験対象や現象に合わせて、
可視化・解析方法をご提案します

プラズマアクチュエータでは、電極形状、印加条件、設置位置、
対象物の形状によって、発生するイオン風や誘起噴流、境界層制御の効果が変化します。
PIVやシュリーレン法、ハイスピードカメラを組み合わせることで、
目視では捉えにくい気流の向き、速度分布、発生範囲、時間変化を確認しやすくなります。

「誘起噴流の発生範囲を見たい」
「電極形状や印加条件の違いを比較したい」
「PIV解析で速度分布を評価したい」
「シュリーレン法で気流や密度変化を可視化したい」など、
確認したい内容が明確に固まっていない段階でもご相談いただけます。
まずは技術相談、またはカタログ確認からお気軽にご利用ください。

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プラズマアクチュエータによる誘起噴流・境界層制御・気流変化の可視化や解析について、技術相談も受け付けています
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