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2017热等离子体基础与应用研讨会会议纪要

发布日期:2017-11-10

20171027-29日,热等离子体基础与应用研讨会在安徽合肥等离子体物理研究所顺利召开。来自中国科学技术大学、核工业西南物理研究院、中国科学院力学研究所、北京航空航天大学、清华大学、西安交通大学等十几所科研院校的50余位代表和专家参加了研讨会。等离子体所领导张晓东书记参加会议并致欢迎词。

会议采用专题报告,工作交流和集中研讨等多种形式展开。来自北京航天航空大学、核工业西南物理研究院、四川大学、西安交通大学、中国科学技术大学、中科院过程工程研究所、中山大学、中科院等离子体物理研究所等8所院校及科研单位的11位参会代表做了口头报告,展示了近几年来国内在热等离子体基础研究与应用方面取得的最新进展和成果,并与参会人员进行现场交流:

中国科学技术大学的王城副研究员代表夏维东教授总结了中科大应用等离子体实验室近期的研究进展,介绍了实验室在扩散电弧等离子体方面所做的理论模型计算及非热等离子体源在重整天然气制氢、制备纳米碳材料等方面的初步应用,最后提出了制定电弧等离子体炬国家标准的建议;

四川大学的印永祥教授利用热等离子体温度梯度大的优势裂解CO2成功制备CO这一常用化工原料,在此基础上引入喷嘴的设计使得冷却速度进一步加大,成功地提高了产物的转化率,并进一步利用模拟计算分析这一过程的理论基础;

来自西安交通大学的讲师孙昊、博士生王春林和张含天分别介绍了开关电弧零区过程的化学非平衡行为、C5F10O大分子等离子体物性参数的计算及电弧等离子体电子密度诊断的新方法,此外,孙昊老师代表吴翊教授介绍了利用弧光过滤的方法来观测直流空气电弧电极烧蚀的过程,引起与会人员的广泛关注和热烈讨论,认为这些方法对热等离子体的过程认识提供了新的途径;

中科院过程所的袁方利研究员提出在钨粉球化过程中发现1-3μm的细粉相对几十微米的粉末较难球化的现象,利用模拟手段对这一现象进行分析后发现,细颗粒在射频感应耦合等离子体炬中出现返流问题,导致其在等离子体高温区域停留时间较短,这是细颗粒难以球化的可能原因。就此问题与会代表与袁方利研究员展开了热烈的探讨,共同分析了导致这一现象的其它可能原因;

来自中山大学的研究生尚超代替其导师杜长明教授介绍了等离子体熔融玻璃化污染土壤的关键技术,讨论了热等离子体技术降解有机物的过程及对应机理;

北京航天航空大学的王海兴教授讨论了燃烧的不稳定与电弧不稳定的理论基础,借助于燃烧中不稳定现象的研究基础从电源波动、气体流量波动、Helmholtz震荡、边界层厚度波动、弧根动力学过程和机制、电极表面形貌和烧蚀等多方面系统分析了电弧等离子体的不稳定现象;

中科院等离子体所的赵鹏副研究员介绍了射频感应耦合等离子体在喷涂B4C涂层方面的应用,探讨了氢气的加入对等离子体形态、电子密度、电子温度及球化和喷涂效果的影响,射频感应耦合等离子体无污染的特点使其在制备高纯涂层的应用领域有着独特的优势;

核工业西南物理研究院的陈伦江助理研究员介绍了射频感应耦合等离子体在粉体球化方面的研究进展,在等离子体球化过程中利用光谱诊断和DPV2000诊断系统研究等离子体与颗粒的相互作用。

研讨会第二部分,与会人员采用集中讨论的方式探讨热等离子体的发展趋势,对目前国内热等离子体研究的现状进行分析,并对今后的发展提出建议。

讨论会上,西安航天动力研究所的谭畅研究员、昆明理工大学的梁风副教授、广州大学的唐兰副教授、山西大学的朱海龙等分别介绍了热等离子体在航天、纳米碳材料、有机固废物处理及3D打印用球化粉体等领域的应用及进展。另外,与会专家还对热等离子体目前存在的问题进行探讨:四川大学印永祥教授指出热等离子体技术的应用要被社会所接受需要同时满足经济性和不可替代性等特点,同时指出热等离子体的硬伤在于电热转换效率较低(最多只有70%),未来热等离子体源的发展应考虑提高电热转换;中科院等离子体物理研究所倪国华研究员提出现有热等离子体的诊断手段欠缺,对热等离子体状态过程的认识不足,从而导致对等离子体反应过程的调控针对性不强,需要加大应用基础问题的研究力度;针对电弧等离子体在制备材料过程中存在温度梯度大,高温区域较小的问题,等离子体所已开展了多弧热等离子体的研究工作,并已在材料制备中试装置中得到应用;北京航空航天大学的王海兴教授认为,热等离子体的发展目前存在的问题,暴露出现阶段我们对等离子体物理过程认识的不足,因此应拓宽热等离子体的理论基础和研究范围。中国科学技术大学的夏维东教授总结到,热等离子体的研究是无止境的,其应用也还没有到顶,电弧等离子体大有可为,但存在一定难度。在应用方向上,夏维东教授指出,国际上的应用热点在环境保护、固废处理领域,而传统的应用热点在冶金化工领域,尤其是纳米材料的制备方面,由于反应时间是毫秒量级,这就对电弧的均匀性和稳定性提出了更高的要求,而在工业应用上,电弧等离子体炬要考虑的问题则是怎样做的简单、均匀、稳定。最后夏维东教授建议尽快启动电弧等离子体炬、等离子体炉的国家标准起草工作。

研讨会最后阶段经大家共同商议,一致同意:(1)尽快启动电弧等离子体炬、等离子体炉相关国家标准起草、申报工作;(22018年度热等离子体基础与应用研讨会由核工业西南物理研究院承办,地点在四川乐山。(32019年度热等离子体基础与应用研讨会在北京举行。(4)借助“热等离子体基础与应用专题研讨会”平台,扩大影响,着眼于国家战略和重大需求,凝练课题及研究方向,力争热等离子体技术研究和应用迈上新的台阶。


 
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