Patent BR-112015021304-A2 (BR)
Title: concentração de energia localizada
Inventor: NICHOLAS HAWKER
IPC: G21B3/00
Filed: 2014-03-06
Abstract: relatório descritivo da patente de invenção para "concentração de energia localizada". [0001] a presente invenção refere-se a métodos e aparelhos para produzir energias localizadas muito altas. a mesma refere-se especificamente, embora não seja exclusivamente, à geração de energias localizadas suficientemente altas para gerar uma fusão nuclear. [0002] o desenvolvimento de potência de fusão tem sido uma área de investimentos massivos de tempo e dinheiro por muitos anos. tal investimento foi amplamente centralizado no desenvolvimento de um reator de fusão de grande escala, a grandes custos. entretanto, há outras teorias que preveem mecanismos muito mais simples e menos dispendiosos para criar fusão. é de interesse, neste documento, o conceito de guarda-chuva "fusão de confinamento interno", que usa forças mecânicas (tais como ondas de choque) para concentrar e focar energia em volumes muito pequenos. [0003] uma grande parte da confiança potencial em métodos alternativos de fusão de confinamento interno é proveniente das observações de um fenômeno chamado sonoluminescência. isso ocorre quando um líquido que contém bolhas de tamanho adequado é acionado com uma frequência específica de ultrassom. a onda de pressão faz com que as bolhas se expandam e, em seguida, entrem em colapso muito violentamente; um processo geralmente chamado de cavitação inerte. o rápido colapso da bolha leva a uma compressão de não equilíbrio que faz com que o conteúdo aqueça até um determinado ponto em que o mesmo emite luz [gaitan, d. f., crum, l. a., church, c. c., and roy, r. a., journal of the acoustical society of america, 91(6), 3.166 a 3.183 junho (1992)]. houve vários esforços para intensificar tal processo e um grupo declarou observar a fusão [taleyarkhan, r. p., west, c. d., cho, j. s., lahey, r. t., nigmatulin, r. i., and block, r. c., science, 295(5561), 1.868 a 1.873 março (2002)]. entretanto, os resultados observados ainda não foram validados ou replicados, apesar do esforço substancial [shapira, d. and saltmarsh, m., physical review letters, 89(10), 104302 setembro (2002)]. esse não é o único mecanismo proposto que levou à luminescência a partir do colapso de bolhas; entretanto, é o mais documentado. a luminescência também foi observada a partir de uma bolha que sofreu colapso através de uma forte onda de choque [bourne, n. k. e field, j. e., philosophical transactions of the royal society of london series a-mathematical physical and engineering sciences, 357(1751), 295 a 311 fevereiro (1999)]. é tal segundo mecanismo, isto é, o colapso de uma bolha com o uso de uma onda de choque, ao qual a presente invenção se refere. [0004] foi proposto no documento no u.s. 7445319 disparar gotas esféricas de água que se movem a uma velocidade muito alta (~ 1 km/s) para um alvo rígido para gerar uma onda de choque intensa. tal onda de choque pode ser usada para realizar o colapso de bolhas que foram nucleadas e, subsequentemente, se expandiram para o interior da gotícula. é dentro da bolha que sofre o colapso que a patente mencionada acima espera que a fusão ocorra. o mecanismo de geração de onda de choque através de impacto de gotícula de alta velocidade sobre uma superfície foi estudado experimentalmente e numericamente no passado e é bem documento (inclusive um trabalho por um dentre os inventores da presente patente, [haller, k. k., ventikos, y., poulikakos, d., and monkewitz, p., journal of applied physics, 92(5), 2.821 a 2.828 setembro (2002)]). a presente invenção difere do documento no u.s. 7445319, embora os mecanismos fundamentais sejam similares, porque a mesma não utiliza um impacto de gotícula de alta velocidade. [0005] a presente invenção tem por objetivo fornecer alternativas às técnicas mencionadas anteriormente e também pode apresentar outras aplicações. quando visualizada a partir de um primeiro aspecto, a invenção fornece um método para produzir uma concentração localizada de energia caracterizado pelo fato de que compreende criar uma onda de choque que se propaga através de um meio não gasoso de modo a ser incidente sobre um contorno entre o meio não gasoso e um meio gasoso formado por pelo menos um orifício em uma barreira que separa o meio não gasoso de um meio gasoso, formando assim, um jato transversal no outro lado do orifício que é incidente sobre uma superfície-alvo que compreende uma reentrância que é espaçada da barreira no meio gasoso. [0006] a invenção também se estende a um aparelho para produzir uma concentração localizada de energia caracterizado pelo fato de que compreende: um meio gasoso; um meio não gasoso separado do meio gasoso através de uma barreira que compreende pelo menos um orifício na mesma; uma superfície-alvo que compreende uma reentrância que é espaçada da barreira no meio gasoso; e meios para criar pelo menos uma onda de choque que se propaga através do dito meio não gasoso de modo a ser incidente sobre um contorno formado através do dito orifício, formando assim, um jato transversal no outro lado do orifício. [0007] foi mostrado no documento no wo 2011/138622 que uma interação entre uma onda de choque em um meio não gasoso e um meio gasoso, por exemplo, uma onda de choque que atinge uma bolha de gás no interior de um líquido, pode gerar um jato transversal de alta velocidade do meio não gasoso que se move através do meio gasoso, o que resulta em um jato que sofre um impacto no lado de sotavento da bolha. de acordo com a presente invenção, isso é adicionalmente desenvolvido. o jato transversal criado através da onda de choque incidente sobre o contorno aprisiona um volume ou "bolha" do meio gasoso contra o alvo. isso gera uma intensa concentração de energia no interior do gás através de dois mecanismos. o primeiro mecanismo é uma simples transferência de energia cinética a partir do jato até uma energia potencial e, subsequentemente, em energia de calor devido ao fato de que a bolha é comprimida enquanto o mesmo detém o movimento do jato. isso inclui aquecimento através de choque de arco que se move na frente do jato e inclui o aquecimento gerado pelo ricochete de tal choque de arco e as interações subsequentes de choques resultantes adicionais confinadas na bolha. [0008] o segundo mecanismo é a transferência de energia a partir da convergência da onda de choque gerada pelo impacto entre o jato e a superfície do alvo que se propaga a partir do jato para o interior da bolha adjacente. conforme a borda da onda de choque se propaga em direção ao volume aprisionado, a mesma é focalizada, de modo a formar um círculo de contração. quando tal onda de choque eventualmente é focalizada de modo descendente, próxima a um ponto, isso resulta em pressões temperaturas extremamente altas na bolha comprimida. a grande redução na densidade do meio em que a onda de choque se desloca que vai desde o jato até a bolha significa que a onda de choque gera temperaturas muito altas na bolha, especificamente, conforme a mesma se converge a um ponto. [0009] o jato transversal criado quando a onda de choque no meio não gasoso incide sobre o meio gasoso, acelera a partir do contorno entre os meios não gasoso e gasoso até sua alta velocidade na superfície-alvo em que o mesmo aprisiona e comprime um volume de gás. conforme o jato continua através do meio gasoso, o mesmo continua a acelerar conforme a onda de choque é convergida. portanto, fornecendo-se o espaçamento da superfície-alvo a partir do orifício na barreira, isso é, onde o jato transversal é primeiramente formado no contorno, o jato tem espaço para acelerar adicionalmente, de modo que alcance uma velocidade mais alta mediante o impacto sobre a superfície-alvo do que sem tal espaçamento. o espaçamento máximo da superfície-alvo a partir do orifício no contorno é determinado através do ponto em que o jato transversal começa a se tornar instável e, portanto, é rompido de modo a formar uma aspersão de gotículas. portanto, o espaçamento da superfície-alvo a partir do orifício na barreira pode ser menor que 20 vezes o diâmetro do orifício, por exemplo, menor que 10 vezes o diâmetro, por exemplo, menor que 5 vezes, por exemplo, menor que duas vezes o diâmetro do orifício. em um conjunto de modalidades discutido abaixo, em que a superfície de contorno (isso é, o contorno entre os meios não gasoso e gasoso) é curva, o espaçamento pode ser menor que 10 vezes o raio de curvatura da superfície de contorno, por exemplo, menos que 5 vezes, por exemplo, menos que duas vezes o raio de curvatura da superfície de contorno. na teoria, não há um espaçamento mínimo, é simplesmente necessário que a barreira e a superfície-alvo não se toquem. na prática, entretanto, o espaçamento deve ser suficiente para fornecer um abastecimento do meio gasoso e, em um conjunto de modalidades discutido abaixo, deslizar em uma nova superfície-alvo. tal espaçamento permite que mais energia a partir da onda de choque seja aproveitada no jato e, subsequentemente, o impacto na superfície-alvo, aumentando, portanto, a compressão e aquecimento da bolha aprisionada. isso é comparado com, por exemplo, uma disposição em que o meio gasoso é diretamente fixado à superfície-alvo como uma bolha sem a presença de uma barreira espaçada em relação à superfície-alvo, conforme revelado no documento no wo 2011/138622. [0010] dessa forma, dependendo de uma variedade de fatores, tais como o espaçamento entre a barreira e a superfície-alvo, é possível aprimorar a velocidade alcançada através do jato com o uso da presente invenção. ademais, conforme será explicado abaixo, o espaçamento da barreira a partir da superfície-alvo fornece diversas outras vantagens. [0011] as modalidades da invenção podem ser usadas para criar concentrações muito altas de energia através da criação de um jato de meio não gasoso que comprime um volume de meio gasoso contra uma superfície-alvo. devido às concentrações muito altas de energia na bolha aprisionada e a superfície-alvo adjacente, os danos à superfície-alvo serão um resultado inevitável. em algumas modalidades da invenção, por exemplo, aquelas em que a superfície-alvo inclui um combustível para a fusão nuclear ou reagentes para uma reação química, os danos à superfície-alvo são pretendidos. se a invenção for usada para tais propósitos, a fim de obter uma reação sustentável, os impactos repetidos em uma alta taxa de repetição são desejáveis. entretanto, ficará evidente que para os impactos repetidos do jato sobre a superfície-alvo, especificamente quando a superfície-alvo é danificada através de um impacto, a superfície-alvo deverá ser rapidamente substituída. a separação da barreira e da superfície-alvo torna possível, especificamente devido ao fato de que a superfície-alvo não está em contato com nenhum dentre o meio não gasoso com a exceção de quando a onda de choque se propaga. por exemplo, a superfície-alvo pode ser completamente substituída, por exemplo, a superfície danificada é deslizada para fora e uma nova superfície é deslizada para dentro, ou a superfície-alvo com diversos sítios de impacto diferentes podem ser movidos sucessivamente ao longo da posição, cada sítio de impacto em relação ao orifício na barreira, de modo que com cada repetição ou múltiplas das mesmas, da onda de choque no meio não gasoso, um novo sítio de alvo na superfície-alvo recebe o impacto do jato transversal criado. [0012] a separação da superfície-alvo e da barreira permite que as mesmas sejam produzidas a partir de diferentes materiais, cada um adequado ao seu propósito. a fim de suportar as pressões criadas pela onda de choque e possivelmente múltiplas ondas de choque, em um conjunto de modalidades, a barreira é produzida a partir de um material resistente, por exemplo, aço de alta resistência. a barreira pode ser reforçada ao redor do perímetro do orifício, devido ao fato de ser onde a pressão e a energia têm a probabilidade de serem maiores. por outro lado, a superfície-alvo pode não precisar ter nenhuma resistência estrutural específica, devido ao fato de que não está em contato direto com a onda de choque além de através do jato. conforme discutido anteriormente, a superfície-alvo pode ser produzida a partir de, ou pelo menos incluir, um combustível para fusão nuclear ou reagentes para uma reação química. [0013] a separação da superfície-alvo a partir do meio não gasoso, isso é, através da barreira, também possibilita a independência da composição do meio não gasoso a partir da composição do meio gasoso, por exemplo, devido ao fato de que o meio não gasoso não precisa ser de uma composição que permite que o meio gasoso seja nucleado na mesma, mas também, devido ao fato de que diferentes abastecimentos para tais dois materiais podem ser fornecidos facilmente em qualquer um dos lados da barreira. essa independência dos materiais gasoso e não gasoso é especificamente vantajosa nas aplicações químicas da invenção, por exemplo, sonoquímica e química exótica, em que a composição dos materiais pode ser escolhida como adequadas para que a reação específica investigada. [0014] com a independência da barreira e da superfície-alvo, resultante a partir de sua separação, o formato dessas duas estruturas, assim como o orifício na barreira, também pode ser individualmente ajustado. vantajosamente a superfície-alvo compreende uma reentrância. a mesma pode ser projetada para receber o impacto do jato transversal, de modo que pelo menos uma parte do meio gasoso seja aprisionada entre o jato impactante e a reentrância de superfície, por exemplo, uma bolha de gás é aprisionada e comprimida contra a superfície interna da reentrância através do jato. dependendo da aplicação para a qual o aparelho será empregado, por exemplo, uma fusão nuclear ou uma reação química, a superfície-alvo pode ser conformada para coletar os produtos de qualquer reação que for gerada na superfície. por exemplo, a superfície-alvo pode estar disposta em um ângulo horizontal, de modo que os produtos da reação fluam de modo descendente para fora da superfície para um recipiente de coleta. [0015] o formato da superfície na reentrância oposta em que a onda de choque é incidente pode ser plano de modo que o jato entre em contato com a superfície em um ponto. em um conjunto de modalidades, entretanto, a reentrância de superfície está disposta de modo que a região de contato inicial seja uma curva que forma um ciclo fechado - por exemplo, um anel. isso aumenta a facilidade de aprisionamento de um volume do meio gasoso entre a ponta de jato a borda da reentrância. para alcançar esse objetivo, uma seção da superfície-alvo tem uma curvatura maior que a da ponta do jato e essa parte da superfície é colocada de modo que o jato sofra um impacto na mesma. mediante o impacto, uma onda de choque toroidal é gerada cuja borda interna se propaga em direção à base da reentrância e em direção à porção de gás aprisionado. combinar isso com o efeito de 'pistão' do gás de modo a interromper o movimento do jato impactante rende um aquecimento extremamente forte do gás aprisionado. por exemplo, para uma determinada força da onda de choque, as temperaturas de pico podem ser aumentadas em mais do que uma ordem de magnitude através de tais disposições, conforme comparado com um volume do gás em contato com uma superfície plana. [0016] a reentrância pode assumir diversos formatos. em um conjunto de modalidades, a mesma se afunila na seção transversal na direção contrária à boca. a reentrância pode se assemelhar a um prato - por exemplo, que é continuamente curvo. entretanto superfície não precisa ser continuamente curva. em um conjunto de modalidades, a superfície se assemelha, mais proximamente a uma rachadura em vez de um formato parto. isso pode ser definido declarando-se que a profundidade é maior do que a largura ou através da presença de uma região de curvatura na ponta da rachadura maior do que a curvatura (ou curvatura máxima) de uma porção da bolha afunilada na mesma. em um conjunto de modalidades a superfície compreende uma pluralidade de porções distintas, por exemplo, com uma descontinuidade gradiente entre as mesmas. as porções, em si, podem ser elipses parciais, parábolas e assim por diante, porém, podem ser igualmente retas. um conjunto de modalidades específicas de superfícies produzidas a partir de porções distintas pode ser descrito como polinômio de conjunto. [0017] a superfície-alvo não precisa ser limitada a ter uma única reentrância (por exemplo, para explorar o fenômeno de jateamento descrito acima) e, portanto, em um conjunto de modalidades, a superfície-alvo compreende uma pluralidade de reentrâncias. [0018] em um conjunto de modalidades específico, o jato transversal estar disposto para atingir uma área da superfície que foi preparada com uma aspereza específica, formato microscópico ou macroscópico que é muitas vezes tal quantidade de porções pequenas do meio gasoso são aprisionadas entre a ponta de jato e a superfície-alvo, isso é, as pequenas reentrâncias são pequenas em comparação com o tamanho da ponta de jato transversal. [0019] em outro conjunto de modalidades, diversas reentrâncias distintas são fornecidas. cada reentrância individual pode ser conformada para encorajar a focalização da energia fazendo com que o jato transversal criado na barreira aprisione um ou mais volumes de gás. isso significa que, a superfície pode ser preparada com mais do que um local em que o jato transversal interage com uma seção conformada da superfície em que um volume do meio gasoso pode ser aprisionado, fornecendo assim, escalabilidade. uma vantagem do emprego de uma pluralidade de reentrâncias é que uma maior proporção da energia de jato transversal pode ser aproveitada. ademais, devido à separação da barreira a partir da superfície-alvo, nenhuma alteração deve ser realizada à natureza do meio gasoso ou como o mesmo é abastecido devido ao fato de que o mesmo irá se espalhar através da pluralidade das reentrâncias. [0020] ficará evidente que diversas reentrâncias distintas são especificamente adequadas para um conjunto de modalidades em que mais do que um orifício é fornecido na barreira. preferencialmente, cada reentrância corresponde a um orifício na barreira, isso é, de modo que cada jato transversal criado sofra um impacto em sua reentrância correspondente na superfície-alvo. isso permite que uma maior proporção da onda de choque inicial incidente sobre a barreira seja aproveitada. a pluralidade de orifícios pode compreender o mesmo formato, o que simplifica a fabricação da barreira ou os mesmos podem ser diferentes formatos, por exemplo, dependendo de sua posição na barreira. isso pode ser útil nas modalidades em que o formato da barreira é otimizado para controlar a formação do jato transversal, por exemplo, o formato do orifício pode depender do formato do local da barreira. ademais, os orifícios podem estar dispostos, através do formato da barreira e/ou do formato dos orifícios, de modo que múltiplos jatos transversais sejam direcionados a uma única posição sobre a superfície-alvo, por exemplo, em que uma reentrância está localizada, a fim de intensificar a compressão da bolha aprisionada em tal ponto. de tal modo, ficará evidente que isso também pode ser aplicado ao conjunto de modalidades em que apenas uma única reentrância sobre o superfície-alvo é fornecida. [0021] a pluralidade de reentrâncias na superfície-alvo pode ser formada de diversas formas. por exemplo, uma superfície sólida pode ser perfurada ou, de outro modo, usinada para produzir reentrâncias ou cavidades. em um conjunto de modalidades, entretanto, as reentrâncias são criadas através da textura de superfície da superfície. por exemplo, a superfície pode ser jateada com um material abrasivo, gravada ou, de outro modo, tratada para fornecer um grau desejado de aspereza de superfície que fornece, no nível microscópico, uma grande quantidade de cavidades ou reentrâncias. [0022] a superfície-alvo pode ser construída a partir de um sólido, conforme implicado em muitas das modalidades esboçadas acima, mas a mesma pode ser, igualmente, um líquido. no caso de um sólido, qualquer um dos materiais propostos no documento no u.s. 7445319 pode ser adequado. no caso de um líquido, o formato de superfície necessário (se for necessário, por exemplo, no conjunto de modalidades que compreende uma reentrância) pode ser alcançado de diversas maneiras. por exemplo, a superfície de um volume de líquido pode ser excitada com uma vibração adequada (por exemplo, com o uso de ultrassom ou outro método) para gerar uma onda que tem o formato desejado. alternativamente, o formato desejado pode ser alcançado através do ângulo de contato entre um líquido e uma superfície sólida com propriedades umectantes adequadamente compatíveis. obviamente, este último exemplo mostra que a superfície pode compreender uma combinação de sólido e líquido. onde a superfície-alvo compreender um líquido, a mesma será, em geral, mais densa do que o meio não gasoso. [0023] o formato da barreira também pode ser conformado para controlar a formação do jato transversal. mais especificamente, projetando-se a barreira recebe explicitamente para receber o jateamento de alta velocidade formado através da interação da onda de choque incidente com o meio gasoso, conforme a onda de choque incidente interage com a superfície do meio gasoso, a mesma forma um choque transmitido e uma refração refletida. se o contato tiver o formato correto, isto é, curvo na direção contrária da onda de choque incidente, então, tal rarefação irá atuar para focalizar o fluxo para um ponto. em seguida, isso resulta na formação do jato transversal de alta velocidade, que pode, simplesmente como um exemplo, alcançar mais de 2.000 ms-1 para uma onda de choque de 1 gpa. quando tal jato atinge a superfície-alvo, uma forte onda de choque é gerada no interior através da força do impacto de uma maneira análoga à situação de impacto de gotícula de alta velocidade descrita no documento no u.s. 7445319. a barreira pode compreender um formato geral para focalizar a onda de choque em direção ao orifício ou, no conjunto de modalidades em que uma pluralidade de orifícios na barreira é fornecida, a barreira pode ser conformada localmente nas proximidades de cada orifício para controlar a formação de cada jato transversal criado. [0024] assim como o formato da superfície-alvo e/ou o formato da barreira que é escolhido para otimizar a formação do jato transversal e da compressão da bolha aprisionada, sendo que o formato do orifício na barreira também pode ser escolhido para auxiliar a formação do jato transversal. o orifício pode compreender um dentre diversos diferentes formatos, por exemplo, circular, através da barreira com uma seção transversal constante. entretanto, a seção transversal pode se dilatar ou afunilar através da barreira na direção do meio gasoso a fim de controlar a formação do jato transversal e focalizar ou direcionar o mesmo sobre a superfície-alvo, por exemplo, em direção a uma reentrância. nesse sentido, a região sobre a superfície-alvo sobre a qual o jato transversal se destina sofrer um impacto, por exemplo, a reentrância não precisa estar posicionada diretamente oposta ao orifício a partir do qual o jato transversal é originário, sendo que o formato da barreira e/ou o orifício podem ser dispostos para controlar isso. [0025] o formato de cada orifício também pode ser usado para controlar o formato do contorno entre os meios gasoso e não gasoso no orifício. o formato de contorno também pode ser controlado através das pressões relativas do meio gasoso para o meio não gasoso. conforme ficará evidente, é especificamente simples controlar com a disposição da presente invenção devido à separação entre a barreira e o superfície-alvo. em um conjunto de modalidades, o aparelho compreende meios para controlar a pressão do meio gasoso. tais meios, ou meios alternativos, por exemplo, um abastecimento de gás em comunicação fluida com o meio gasoso, também podem ser usados para reabastecer o meio gasoso após uma onda de choque ser aplicada ao meio não gasoso. tal conjunto de modalidades tem a vantagem de um grande controle sobre os conteúdos e o tamanho do meio gasoso gerado, assim como o fato de permite que o meio gasoso seja reabastecido rapidamente, isso é, em comparação com a nucleação de uma bolha no meio não gasoso, de modo a possibilitar que as ondas de choque sejam aplicadas a uma alta taxa de repetição, que fornece outra vantagem resultante da separação da barreira em relação à superfície-alvo. [0026] o formato do contorno entre os meios não gasoso e gasoso pode ser plano. entretanto em um conjunto de modalidades, mencionado acima, o contorno é não plano, isso é curvo. preferencialmente, o meio gasoso se projeta para o interior do meio não gasoso através do orifício, isso é, o contorno é convexo. constatou-se que o formato convexo é especificamente vantajoso na formação do jato transversal conforme a ventoinha de rarefação, que é formada quando a onda de choque é incidente sobre o contorno, atua para focalizar o fluxo do meio não gasoso para um ponto, formando assim, um jato estreito em que a energia proveniente da superfície do contorno é aproveitada. isso é considerado inovador e inventivo por si mesmo e portanto, quando visualizada a partir de um aspecto adicional, a invenção fornece um método para produzir uma concentração localizada de energia caracterizado pelo fato de que compreende criar uma onda de choque que se propaga através de um meio não gasoso de modo a ser incidente sobre um contorno convexo entre o meio não gasoso e um meio gasoso formado por pelo menos um orifício em uma barreira que separa o meio não gasoso de um meio gasoso, formando assim, um jato transversal no outro lado do orifício que é incidente sobre uma superfície-alvo que é espaçada em relação à barreira no meio gasoso. [0027] a invenção também se estende a um aparelho para produzir uma concentração localizada de energia caracterizado pelo fato de que compreende: um meio gasoso; um meio não gasoso separado do meio gasoso através de uma barreira que compreende pelo menos um orifício na mesma que forma um contorno que é convexo no meio não gasoso; uma superfície-alvo que é espaçada da barreira no meio gasoso; e meios para criar pelo menos uma onda de choque que se propaga através do dito meio não gasoso de modo a ser incidente sobre o contorno formado através do dito orifício, formando assim, um jato transversal no outro lado do orifício. [0028] em um conjunto de modalidades, a onda de choque inicial aplicada ao meio não gasoso pode estar disposta para se adaptar ao formato do contorno entre os meios não gasoso e gasoso que pode aumentar a intensidade do jato transversal criado. [0029] em um conjunto de modalidades, as características umectantes ou de microestrutura da barreira e/ou a borda do orifício podem ser otimizadas para controlar o formato de contorno. por exemplo, a barreira e/ou o orifício podem compreender superfícies ou revestimentos hidrofóbicos e/ou hidrofílicos (ou materiais com afinidades e repulsões aos tipos de fluidos diferentes de água). fornecer características umectantes ou de microestrutura específicas da barreira e/ou do orifício, em combinação com o meio para reabastecer o meio gasoso, novamente, pode auxiliar na rápida formação do meio gasoso no contorno para possibilitar uma alta taxa de repetição para as ondas de choque. por exemplo, o perímetro do orifício pode compreender um material hidrofóbico, fora do qual há um material hidrofílico para controlar o contorno da posição dos meios gasoso e não gasoso assim como o ângulo de contato do contorno com a barreira. [0030] em um conjunto de modalidades adicional, a tensão de superfície do meio não gasoso pode ser usada para controlar o formato de contorno. em outro conjunto de modalidades a onda de pressão estacionária, por exemplo, uma onda de ultrassom estacionária, é aplicada ao meio não gasoso para controlar o formato de contorno. essa técnica também pode ser usada para encorajar a reformação do meio gasoso no contorno após uma onda de choque, novamente, possibilitando uma alta taxa de repetição para as ondas de choque. [0031] ainda uma técnica adicional foi contemplada pelos inventores para controlar o formato de contorno e para possibilitar que uma alta taxa de repetição para as ondas de choque. em um conjunto de modalidades, o aparelho compreende uma membrana que define o contorno entre os meios gasoso e não gasoso, por exemplo, uma membrana pré-fabricada, que define o formato de contorno. o uso de uma membrana fina dessa maneira permite um desacoplamento dos materiais não gasoso e gasoso, de modo a permitir que qualquer escolha de combinação das composições seja feita. isso permite, ainda, que o formato de contorno seja controlado com uma precisão não disponível para outros métodos. a membrana pode ser formada a partir de um material adequado, por exemplo, vidro, por exemplo, plástico, por exemplo, borracha. [0032] ter uma membrana pré-fabr