El interior de un fuego podría ser el último lugar que uno exploraría pero un nuevo método de la Universidad de Florida Central para hacer precisamente eso podría conducir a avances en la lucha contra incendios, creando motores más limpios e incluso viajes espaciales.

El profesor asociado Subith Vasu y el estudiante de doctorado Zachary Loparo en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la UCF y el Centro de Investigación Avanzada de Turbomáquinas y Energía, desarrolló la técnica. Sus hallazgos se informan en un nuevo estudio en la revista. Letras de óptica .

Los investigadores necesitan saber qué sucede en un incendio o explosión para comprender mejor cómo aumentar o disminuir su potencial de combustión, así como analizar las moléculas involucradas y sus roles en la reacción.

Sin embargo, el interior del fuego no es el lugar más fácil para obtener medidas.

"Tienes esta temperatura alta, entorno bastante no comprometido, "Dijo Vasu." Para saber lo que está pasando dentro no puedes enviarlo como una sonda porque simplemente se derretirá. Entonces, tienes que idear formas de mirar dentro y medir, por ejemplo, la temperatura y la concentración exacta de moléculas en combustión ".

El fuego puede hacer que las moléculas cambien a velocidades de hasta una millonésima de segundo y conocer estos detalles es importante para diseñar mejores motores y técnicas para impulsar todo, desde un automóvil hasta un cohete. Vasu dijo.

Por ejemplo, los investigadores pueden utilizar la información para diseñar motores más eficientes que propulsen, pero minimice la cantidad de combustible necesaria. Si las cargas de combustible necesarias para atravesar la gravedad de la Tierra pudieran reducirse en las naves espaciales, por ejemplo, podría ayudar a las personas a llegar antes a Marte y más allá, Vasu dijo.

Aprender más sobre cómo se quema el combustible en un motor también puede ayudar a los investigadores a desarrollar estrategias para reducir sus emisiones tóxicas. que ayudaría con la calidad del aire, Vasu dijo.

Otra aplicación es para combatir incendios, incluidos los incendios forestales. La técnica puede permitir a los investigadores comprender mejor cómo funcionan los retardantes de fuego cuando se aplican, lo que les permite diseñar los compuestos más adecuados para apagar diferentes tipos de incendios.

El mismo enfoque también se puede utilizar para maximizar el potencial explosivo de un compuesto asegurándose de que los incendios se calienten lo suficiente como para destruir por completo una amenaza potencial. como las armas químicas.

Los investigadores también pueden utilizar los conocimientos adquiridos con el método para mejorar los modelos existentes de reacciones de combustión.

La técnica funciona mediante el uso de un láser para analizar la reacción. Un láser es un disparo a través de un incendio o explosión y se captura en el otro lado con un detector. A medida que el láser atraviesa una reacción de combustión, pierde parte de su poder a medida que viaja a través del calor del fuego y se encuentra con diferentes moléculas involucradas en la combustión. como el monóxido de carbono.

Al saber cuánto de la potencia disminuye, los investigadores pueden calcular la temperatura y las concentraciones de diferentes moléculas.

El láser escanea la combustión en microsegundos y caracteriza la temperatura cambiante y la distribución molecular del medio ambiente en microsegundos.

Las técnicas anteriores han requerido múltiples láseres para caracterizar el entorno extremo. Esta técnica es novedosa porque utiliza un láser, un avance hecho posible mediante el uso de un láser de cascada cuántica modulado acústicamente-ópticamente.

El modulador acústico-óptico permite mediciones tan rápidas que un láser puede hacer el trabajo de varios láseres en una fracción del tiempo.

Los investigadores desarrollaron y probaron su técnica utilizando un tubo de choque que utiliza pequeñas cantidades de combustible para producir microexplosiones.

Loparo, que ayudó a dirigir la investigación, Dijo que se hizo mucha planificación para desarrollar la técnica antes de que fuera probada en el tubo de choque.

"Estoy muy satisfecho con los resultados, Loparo dijo. "Hicimos muchos modelos de antemano para predecir lo que deberíamos ver, y coincidió bastante bien con lo que decían esos modelos. Los resultados fueron muy buenos."

El láser utilizado en la investigación fue diseñado por Arkadiy Lyakh, coautor del estudio, profesor asistente en la Facultad de Óptica y Fotónica de la UCF y también parte del Centro de Tecnología de Nanociencia de la UCF.