三维介质阻挡放电斑图研究

The realization and measurement of three-dimensional patterns have been becoming front field of pattern dynamics since a related paper was published in "Science" in 2011. This project will investigate the three-dimensional dielectric barrier discharge patterns experimentally and theoretically based on the first realization of three-dimensional patterns under our original dielectric barrier discharge device with two gas gaps. We will improve and adjust the setup of the dielectric barrier discharge with two gas gaps to produce abundant three-dimensional patterns，research the formation, bifurcation， and evolution of three-dimensional patterns, investigate the spatiotemporal dynamics and spatiotemporal distribution of plasma parameters of three-dimensional patterns, and build up a multiple-layers coupling model of pattern formation and simulate the three-dimensional patterns. In conclusion, the project that we suggested is a pioneering subject with wide application prospects and important basic research value. It has original innovation significance.

自2011年Science上发表有关文章以来，三维斑图的实现和测量成为斑图动力学研究的最前沿领域。本项目拟在我们独创双气隙介质阻挡放电装置，首次实现三维气体放电斑图的基础上，对三维介质阻挡放电斑图进行实验和理论研究。我们将进一步改进和调节双气隙介质阻挡放电装置，实现丰富多样的三维斑图；研究各种三维斑图的形成、分叉及其演化；研究三维斑图的时空动力学及等离子体参量分布；发展建立斑图形成的多层耦合模型，并进行数值模拟。综上，我们所建议的是一个开创性的、具有重要基础研究价值并拥有广泛应用前景的课题，具有源头创新的意义。

自2011年Science上发表有关文章以来，三维斑图的实现和测量成为斑图动力学研究的最前沿领域, 本项目拟对三维介质阻挡放电斑图进行研究。本项目实现了多种三维斑图（包括各种三角锥斑图、四角锥斑图、多种H型气隙下的斑图等）。得到了三维斑图类型、特性随参数变化的相图，研究了各种三维斑图的时空动力学行为，测量了三维斑图中微放电的时空分辨光谱。综合分析上述结果，研究了三维斑图动力学的基本规律。在国内外重要刊物上（如Physics of Plasma，Physical Review E, Plasma Source Science and Technology, J. Physics D等）发表文章49篇，获得发明专利8项；多次在国内外重要的相关学术会议上（如1st Asia-pacific Conference on Plasma Physics，57th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics等）做邀请报告和口头报告。培养了一批优秀的青年科技工作者，包括入围河北省杰出青年基金项目1人、博士毕业生3名 、硕士毕业生20名(其中一人获得河北省优秀硕士论文)等。.上述成果推动了斑图动力学及介质阻挡放电物理的发展，加快了放电斑图的应用进程，在国内外产生了较大影响。主持人连续被国家基金委聘为全国等离子体诊断培训班主讲老师。成果被世界著名出版集团Talor&Francis编入等离子体百科全书。我们的成果被国际著名物理出版集团AIP在EurekAlert新闻发布，被美国Science Daily、Phys Org、Space Daily及PBS等新闻报道。参见：.https://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-08/aiop-unp081616.php；.https://www.sciencedaily.com/releases/2016/08/160823124852.htm.http://esciencenews.com/sources/newswise.scinews/2016/08/23/understanding.natures.patterns.with.plasmas.https://www.pbs.org/newshour/science/physicists