L'interno di un fuoco potrebbe essere l'ultimo posto da esplorare, ma un nuovo metodo della University of Central Florida per fare proprio questo potrebbe portare a progressi nella lotta agli incendi, creando motori più puliti e persino viaggi nello spazio.

Professore associato Subith Vasu e dottorando Zachary Loparo nel Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale dell'UCF e Centro per le Turbomacchine Avanzate e la Ricerca Energetica, sviluppato la tecnica. I loro risultati sono riportati in un nuovo studio sulla rivista Lettere di ottica .

I ricercatori devono sapere cosa sta succedendo in un incendio o in un'esplosione per capire meglio come aumentare o diminuire il suo potenziale di combustione e per analizzare le molecole coinvolte e il loro ruolo nella reazione.

Però, l'interno del fuoco non è il luogo più facile per ottenere misurazioni.

"Hai questa febbre alta, ambiente piuttosto senza compromessi, " Disse Vasu. "Per sapere cosa sta succedendo dentro di te non puoi mandarci dentro come una sonda perché si scioglierà. Così, devi trovare modi per guardarti dentro e misurare, Per esempio, la temperatura e l'esatta concentrazione delle molecole che bruciano."

Il fuoco può far sì che le molecole cambino alla velocità di un milionesimo di secondo e conoscere questi dettagli è importante nella progettazione di motori e tecniche migliori per spingere qualsiasi cosa, da un'auto a un razzo, disse Vasu.

Per esempio, i ricercatori possono utilizzare le informazioni per progettare motori più efficienti che spingono, ma ridurre al minimo la quantità di carburante necessaria. Se i carichi di carburante necessari per sfondare la gravità terrestre potessero essere ridotti sui veicoli spaziali, ad esempio, potrebbe aiutare le persone ad arrivare prima su Marte e oltre, disse Vasu.

Imparare di più su come il carburante brucia in un motore può anche aiutare i ricercatori a sviluppare strategie per ridurre le loro emissioni tossiche, che aiuterebbe con la qualità dell'aria, disse Vasu.

Un'altra applicazione è per combattere gli incendi, compresi gli incendi. La tecnica può consentire ai ricercatori di acquisire una maggiore comprensione di come funzionano i ritardanti di fiamma quando applicati, consentendo loro così di progettare composti più adatti a spegnere diversi tipi di fiamme.

Lo stesso approccio può essere utilizzato anche per massimizzare il potenziale esplosivo di un composto assicurando che gli incendi diventino abbastanza caldi da distruggere completamente una potenziale minaccia, come le armi chimiche.

I ricercatori possono anche utilizzare le intuizioni acquisite dal metodo per migliorare i modelli esistenti di reazioni di combustione.

La tecnica funziona utilizzando un laser per analizzare la reazione. Un laser è un colpo attraverso un incendio o un'esplosione e viene catturato dall'altra parte utilizzando un rilevatore. Quando il laser attraversa una reazione di combustione perde parte della sua potenza mentre viaggia attraverso il calore del fuoco e incontra diverse molecole coinvolte nella combustione, come il monossido di carbonio.

Sapendo quanto della potenza diminuisce, i ricercatori possono calcolare la temperatura e le concentrazioni di diverse molecole.

Il laser scansiona la combustione in microsecondi e caratterizza la temperatura variabile e la distribuzione molecolare dell'ambiente entro microsecondi.

Le tecniche precedenti hanno richiesto più laser per caratterizzare l'ambiente estremo. Questa tecnica è nuova in quanto utilizza un laser, un progresso reso possibile dall'utilizzo di un laser a cascata quantica modulato acusto-otticamente.

Il modulatore acusto-ottico consente misurazioni così veloci che un laser può svolgere il lavoro di più laser in una frazione del tempo.

I ricercatori hanno sviluppato e testato la loro tecnica utilizzando un tubo d'urto che utilizza piccole quantità di carburante per produrre micro-esplosioni.

Loparo, che ha contribuito a condurre la ricerca, ha detto che è stata necessaria molta pianificazione nello sviluppo della tecnica prima che fosse testata nel tubo dell'ammortizzatore.

"Sono davvero soddisfatto dei risultati, " Ha detto Loparo. "Abbiamo fatto un sacco di modelli in anticipo per prevedere cosa dovremmo vedere, e si abbinava abbastanza bene con ciò che dicevano quei modelli. I risultati sono stati molto buoni".

Il laser utilizzato nella ricerca è stato progettato da Arkadiy Lyakh, un coautore dello studio che è un assistente professore presso il College of Optics and Photonics dell'UCF e fa anche parte del NanoScience Technology Center dell'UCF.