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、長寿命でメンテナンスフリーを実現できます。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、マイクロ秒オーダーの高速応答性と、従来の流体制御デバイスと比較して高い推力を発生することができます。乱流制御やマイクロ流体制御など、高速な応答性が求められる分野での応用に適しています。

プラズマアクチュエータは、比較的安価な材料で作ることができ、量産にも適しています。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。