科大等離子體，星辰大海歡迎你 | 袁嵐峯_風聞

導讀

　　在人類奔向星辰大海的路上，等離子體科技將成為關鍵。歡迎大家來到科大核學院等離子體物理與聚變工程系，為人類做出更大的貢獻！

　　説起等離子體，你會想到什麼？

　　大多數人恐怕是完全一無所知。然後，博學的人知道等離子體是完全電離或部分電離的物質狀態，即離子與電子的混合物。

　　目前在整個宇宙中，我們能觀測到的99.99%的物質屬於等離子體，因為恆星都是等離子體。太陽就是一團巨大的等離子體。

　　太陽

　　在日常生活中，閃電、極光、日光燈和焊接都是等離子體現象。

　　閃電

　　極光

　　關心人類命運的同學們會知道，可控核聚變的原料就是等離子體。例如著名的核聚變裝置，中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所的“東方超環”（EAST），裏邊裝的就是氫同位素的等離子體。

　　最近，EAST又刷新了世界紀錄，實現了可重複的1.2億度101秒等離子體運行和1.6億度20秒等離子體運行（《中國人造太陽再創世界紀錄，意味着什麼？｜袁嵐峯》）。

　　1.2億攝氏度燃燒101秒

　　此前國際上超過1億度的等離子體運行最長持續時間為20秒，EAST一下子把它提高到了五倍。

　　東方超環EAST獲得穩定可重複的101秒1.2億度高温等離子體（http://ipp.cas.cn/xwdt/ttxw/202105/t20210528_641312.html）

　　下面進入廣告時間。如果要問，全國最強的學習等離子體科技的地方是哪裏？回答就是中國科學技術大學核科學技術學院，EAST就是這個學院的大科學裝置。科大核學院的大科學裝置還有同步輻射加速器和在籌建中的中國聚變工程實驗堆（CFETR），一個學院擁有三台大科學裝置，這在全世界都是獨一無二的。

　　中國聚變工程實驗堆（CFETR）建築羣效果圖

　　核聚變有若干條技術路徑，EAST屬於磁約束中的託卡馬克。科大核學院甚至還有一台跟託卡馬克原理不同的核聚變裝置，叫做反場箍縮磁約束聚變實驗裝置（KTX，中文簡稱“科大一環”）。

　　科大一環（http://ktx.ustc.edu.cn/）

　　在磁約束之外，還有一種實現聚變的方法叫做慣性約束，這裏也有人在研究。但是提到慣性約束，就會畫風突變。

　　慣性約束聚變是核威懾的重要手段，是保障國家安全的重要基石。作為大科學工程的慣性約束聚變，還催生和推動了很多基礎學科的發展，如實驗室天體物理、高能量密度物理、等離子體光學、激光等離子體加速器等等。如果你想理解這些名詞的具體內涵，歡迎來到科大核學院~

　　慣性約束點火戰略（《等離子體科學十年進展與展望（2020）》）

　　瞭解以上這些層面，你的知識水平就超過了99%的人。但更少有人知道的是，等離子體除了核聚變還有許多重要的應用。

　　例如，飛向星辰大海的終極能源當然是可控核聚變，但眼前就有一個我們在用的，叫做電推進。它是把等離子體中的離子用電場加速到很高的速度，然後噴出去。化學推進劑只能達到4至5公里每秒的噴射速度，而電推進可以高達15公里每秒，優勢很大（《在空間站上種青菜，到火星上種土豆，這是中國科學家的獨特浪漫 | 科技袁人》）。問題是現在單位時間內噴射的離子質量很低，所以推力只有1牛頓的級別。如果在這方面取得進展，我們去其他星球的時間就可以大大縮短。

　　電推進大大擴展我們在太陽系中推動航天器的能力（《等離子體科學十年進展與展望（2020）》）

　　又如，現在人人都知道芯片是中國被卡脖子最嚴重的領域，而芯片的加工過程就需要等離子體輔助沉積和薄膜蝕刻等工藝。這些技術對太陽能電池等很多設備的加工都很重要。甚至託卡馬克的壁材料也需要等離子體處理，這真是完美套娃！

　　原子層蝕刻（《等離子體科學十年進展與展望（2020）》）

　　再如，等離子體可以定向地向化學體系輸入能量。因此近年來出現了一個大的趨勢，叫做化學工業的電氣化。由此導致，等離子體可以用於消毒殺菌，可以用於淡水淨化，可以用於傷口止血，甚至可以用於治療癌症。

　　低温等離子體用於癌症治療（《等離子體科學十年進展與展望（2020）》）

　　2020年新冠疫情期間，我的老朋友吳徵威博士就開發了等離子體消毒的設備，為科學戰疫立了功（《戰疫科技檢閲，現在走來的是科大方隊 | 袁嵐峯》）。

　　吳徵威博士的團隊還研究了等離子體止血與傷口癒合，用兔耳作為炎症反應模型。兔兔這麼可愛……

　　實際上，打開“等離子體”的百度詞條，一眼看到的就是吳徵威博士，他這一頭標誌性的白髮真是太拉風了。他當時擔任香港城市大學等離子體實驗室副主任，現在擔任科大核學院等離子體物理與聚變工程系副主任。傳播等離子體科學，一向是他的志願。

　　等離子體的百度詞條

　　在我們奔向星辰大海的路上，等離子體科技將成為關鍵。歡迎大家來到科大核學院等離子體物理與聚變工程系，為人類做出更大的貢獻！