ATREX.RU
Пресс релизы коммерческих компаний и общественных организаций
ATREX.RU
» Пресс релизы сегодняшнего дня
» Архив пресс-релизов
» Авторам от редакции
» Добавить пресс-релиз

Самое-самое //
Пресс-релизы // » Добавить пресс-релиз

Ученые Пермского Политеха скорректировали модель поведения течений в микрожидкостных устройствах, применяемых в медицине

Микрожидкостные чипы с каналами размером несколько мкм применяются в синтезе ценных химических субстанций, доставке питательных веществ к клеточным культурам, транспортировке лекарственных препаратов по тонким капиллярам и т.д. Ученые ПНИПУ выявили ранее неизвестный механизм, влияющий на течение жидкости в таких конструкциях. Это позволит увеличить точность моделирования и сделать такие чипы эффективнее.
Статья опубликована в журнале «Physics of Fluids» № 9 за 2024 год. Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Проект № FSNM- 2023-0003).

Изучение процессов тепло- и массообмена на малых пространственных масштабах позволяет лучше понимать механизмы, ответственные за движение жидкостей в микроканалах. Это нужно для разработки устройств, к которым относят биочипы для анализа ДНК, устройства для сепарации клеток, анализа белков и других биомолекул, тестирования лекарственных препаратов. А также для создания химических микрореакторов с каналами диаметром менее 1 мм. Их используют в фармацевтике для эффективного синтеза химических соединений и проведения сложных реакций.

Основная проблема течений на малых масштабах – высокое сопротивление твердых стенок, которое затрудняет движение жидкости. Одна из задач состоит в повышении скорости потока и оптимизации ее перемешивания. Обычно его осуществляют механически с помощью насосов, что называется вынужденной конвекцией. Однако с точки зрения энерго- и ресурсосбережения рациональнее использовать естественную, когда движение жидкости вызвано неоднородностью ее плотности. Воздействие внешней силы приводит ее в движение, способствует интенсивному перемешиванию и ускоряет протекание химических реакций.

Одно из наиболее удобных для исследования устройств – ячейка Хеле-Шоу, заполненный жидкостью тонкий зазор между двумя параллельными пластинами. Она позволяет использовать развитые оптические методы наблюдения за течением в эксперименте и упростить процедуру решения уравнений. Принципиальную роль для технологических устройств играет возможность управления течением, поэтому в качестве источника энергии для поддержания конвекции используются силы инерции, действующие на жидкость во вращающемся реакторе Хеле-Шоу. В отличие от силы тяжести они легко контролируются в эксперименте.
Согласно устоявшейся теории сила Кориолиса (одна из сил, возникающих во вращающихся системах) может существовать только в трехмерных течениях жидкости. Ученые Пермского Политеха опровергли это утверждение, показав, что она вносит свой вклад и в двумерные течения, если жидкость неоднородна по плотности. Влияние данной силы наблюдалось в экспериментах с вращением системы растворов в реакторе Хеле-Шоу. Однако использованная ранее теоретическая модель некорректно описывала процесс в таких условиях и нуждалась в развитии.

– Ранее считалось, что сила Кориолиса не вносит вклада в двумерную конвекцию. Учет нового эффекта делает предсказания модели корректными. Во-первых, точнее определяются условия начала конвекции. Во-вторых, особенности течений, возникающие только при действии силы Кориолиса, теперь имеют теоретическое объяснение и могут быть смоделированы в численном эксперименте. Например, ранее теория не предсказывала наличие спиральности у течений Хеле-Шоу, хотя это явление наблюдалось в эксперименте, ¬– комментирует Дмитрий Брацун, заведующий кафедрой прикладной физики ПНИПУ, доктор физико-математических наук.

– Еще одно важное свойство эффекта Кориолиса заключается в его стабилизирующем влиянии на жидкость. Нам удалось выяснить, что при наличии этой силы возбуждение конвекции замедляется, а уже развитое движение дольше остается упорядоченным во времени и пространстве. Сценарий, по которому система идет от равновесного состояния к хаотическому, существенно отличается от предсказанного ранее. Можно сказать, мы исправили фундаментальную неточность в уравнениях двумерной конвекции, что имеет важные следствия как для самой теории, так и для устройств, осуществляющих управление течениями на малых масштабах, – дополняет Владимир Уточкин, ассистент кафедры прикладной физики ПНИПУ.

Исследование ученых ПНИПУ позволило выявить фактор, влияющий на движение жидкости в двумерных полостях. Результаты применимы в медицине, фармацевтике и других отраслях, связанных с микрожидкостными устройствами.

Контактное лицо: Алина Юрьевна (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 04:17, 07.12.2024
Количество просмотров: 79
Страна: Россия

Ученые и старшеклассники Пермского Политеха разработали экологичную альтернативу нефтяным смазкам, ПНИПУ, 22:00, 23.04.2025, Россия
27
Нефтяные смазки используются для снижения износа в двигателях, подшипниках, шарнирах, это важно для автомобилестроения и авиации. Однако их производство вредит окружающей среде. Ученики Политехнической школы под руководством ученых ПНИПУ разработали технологию переработки жиросодержащих отходов в биоразлагаемые смазочные материалы.


Студенты Алтайского ГАУ успешно выступили во Всероссийском конкурсе научного перевода, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 21:18, 18.04.2025, Россия
46
В Санкт-Петербурге прошел II Всероссийский молодежный (с международным участием) конкурс научного перевода «Современные вопросы сельскохозяйственной науки».


Программа ученых Пермского Политеха поможет рассчитать углеродный след мусоровозов, ПНИПУ, 21:14, 18.04.2025, Россия
42
Помимо промышленности, транспорт также влияет на экологию, особенно мусоровозы. Они работают на холостом ходу, потребляют топливо, а их маршруты не всегда оптимальны, что увеличивает выбросы углексилого газа. Ученые Пермского Политеха предложили метод расчета углеродного следа мусоровоза, а также написали для этого специальную программу.


Тольяттинские учёные помогут искать нефть в Арктике, ТГУ, 21:04, 18.04.2025, Россия
43
В ТГУ разрабатывают сейсмоисточник для поиска и разведки нефти и газа в условиях морских шельфов Арктики.


Ученые и старшеклассники Пермского Политеха разработали новый состав минерального удобрения длительного действия, ПНИПУ, 21:04, 18.04.2025, Россия
38
Большинство традиционных минеральных удобрений, которые используется в сельском хозяйстве, быстро растворяются, вымываются из почвы и загрязняют водоемы. Ученики Политехнической школы под руководством ученых ПНИПУ разработали удобрение нового состава: оно повышает урожайность, дольше действует и снижает нагрузку на окружающую среду.


В Алтайском ГАУ представили инновационные технологии кормозаготовки для животноводства, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 21:03, 18.04.2025, Россия
30
В Алтайском государственном аграрном университете состоялся научно-практический семинар «Формула сочного успеха: секреты кормозаготовки от экспертов».


Программа ученых Пермского Политеха позволит студентам и специалистам проще анализировать большие объемы данных, ПНИПУ, 20:50, 18.04.2025, Россия
43
Инженерам и аналитикам часто приходится разбираться в огромном количестве данных. Для этого они применяют технологии машинного обучения, однако это требует глубоких знаний программирования и математики. Ученые из Пермского Политеха создали программу в виде электронной книги, которая помогает легко разобраться в основах классификации данных.


Физкультура в школе должна стать персонифицированной, ТГУ, 19:28, 18.04.2025, Россия
50
К такому выводу пришли учёные, изучив биоэлектрическую активность головного мозга у подростков с разным типом регуляции организма.


Студентка Алтайского ГАУ стала призером IX Международного конкурса студенческих научно-исследовательских работ, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 17:01, 11.04.2025, Россия
246
В Вологде подвели итоги IX Международного конкурса студенческих научно-исследовательских работ «Проблемы и перспективы развития экономики региона в условиях нестабильности»


В ТГУ применили ИИ для повышения надёжности энергосистем, Тольяттинский государственный университет, 23:05, 10.04.2025, Россия
351
Аспирант Евгений Марков из ТГУ разработал методику на основе искусственного интеллекта для точной диагностики дефектов силовых масляных трансформаторов.


Разделы //


Новости по странам //
Сегодня у нас публикуются //
Разработано AVart.Стуdия © 2008-2025 atrex.ru
  Rambler's Top100