大尺寸电弧等离子体的产生、控制及应用

电弧等离子体在工业领域有着非常广泛的应用,但受自收缩特性的影响,造成的温度梯度大、高温区体积小,制约了该技术应用的广度和深度的发展.基于电弧发生技术,通过多种调控手段获得大体积均匀热等离子体,在热喷涂、微纳粉体制备和煤制乙炔等领域,已展示出非常好的应用前景.文章从大尺寸电弧等离子体应用需求入手,详细综述了国内外在大尺寸电弧等离子体技术及应用方面的研究进展.首先,从产生的方式上,介绍了多相交流、多电极直流和磁驱动旋转电弧等离子体发生器,并分别阐述了大尺寸热等离子体产生的基本原理和电弧的基本特征;在电弧特性控制方面,基于发生器结构特征,从电极几何位形、气流驱动和磁场驱动等几个方面,汇总了等离子体的调控方法及其调控机制,论述了它们对等离子体位形、动态特性和流动特性的影响;最后,介绍了国内外大尺寸电弧等离子体应用的基本情况及其研究进展,围绕着应用痛点,进一步凝练亟需解决的关键科学技术问题,展望了未来的发展趋势,为电弧等离子体技术的应用升级和新领域应用的拓展提供支持.