2022年11月，电气工程学院孙滢副研究员团队在水中气泡引导放电研究方面取得新进展，研究成果以《The guiding effect of artificially injected gas bubble on the underwater pulsed spark discharge and its electrical and acoustic parameters after breakdown》为题，发表在等离子体领域国际权威期刊《Physics of Plasmas》上。论文第一作者为硕士研究生郭旭，通讯作者为孙滢副研究员，山东大学为唯一通讯单位。论文被推荐为杂志封面文章并入选AIP Publishing Scilight推荐文章。

当使用一对电极对电介质水施加适当的脉冲电压时，电荷会因电离而成倍增加，在电极间形成放电通道并击穿。这创造了一个看起来像火花的等离子体通道，因此被称为水下脉冲火花放电。这个过程将大量的电能输送到水中，引起密集的加热和各种物理和化学反应，如发射声波和光。该技术被广泛用于环境净化、废水处理、生物医学应用和其他过程。

然而，放电传播的随机性会导致在击穿前的大量能量损失。孙滢老师团队探索了在电极之间注入一个气泡如何引导放电传播并减少能量损失。研究发现气泡增强了其附近的电场强度。这将在放电从高压电极向接地电极发展的过程中引导放电路径。研究小组调查了电极间距和电压的不同组合，有无气泡，以及不同位置的气泡，通过高速相机分析放电过程，并研究了击穿电压和电极间距对声波特性的影响。基于电动力学的初步研究清楚证明了气泡对传播路径的影响。此外，利用水下加速度计的测量和对放电电学参数的分析，获得了等离子体通道能量密度与冲击波幅值的关系，发现冲击波幅值的增加随着能量密度提升而逐渐饱和；发现等离子体通道电阻随着电极间隙的增加而增加，随着击穿电压的提高而降低，总结得出了水中放电等离子体通道电阻的经验公式。以上成果为气泡脉冲放电作为水下强力声源在环境工程、生物医学工程等领域的推广与应用提供了有力实验数据支撑。相关研究成果获得国家自然科学基金项目资助。

论文链接：

https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0122080