Разработку математической модели перемешивания и транспортировки химических веществ в микромасштабных каналах для получения ценных субстанций и создании биодоступных медицинских препаратов выполнили ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета, 6 апреля собщает портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу Пермского Политеха.

Технологии химической и фармацевтической промышленности в настоящее время идут по пути миниатюризации, которого требует необходимость получения высокого качества продукта. Используемые в фармацевтике проточные реакторы имеют размеры от микрометра до миллиметра, что затрудняет необходимое для реакции перемешивание реагентов.

Применение в настоящее время для этих целей высокотехнологичных механических мешалок достаточно дорого. Поэтому было бы экономически выгоднее с точки зрения энерго- и ресурсосбережения использовать для перемешивания механизм естественной конвекции.

Аспирант кафедры «Прикладная физика» Владимир Уточкин пояснил: «Заполненная реагентами цилиндрическая ячейка Хеле-Шоу, состоящая из двух стеклянных пластин с узким зазором между ними, — лишь одна из множества удобных конфигураций. Лучше всего такая ячейка подходит для управления жидкостью с помощью поля центробежной силы. В отличие от гравитации, эту силу можно контролировать в эксперименте: организовать очень высокую скорость перемешивания или же, наоборот, снизить ее до минимума, если это необходимо. Кроме того, инерционное воздействие на жидкость в данном случае является пространственно неоднородным, что позволяет создавать локализованные движения».

Специалистами с кафедры была разработана математическая модель, описывающая поведение реагирующих жидкостей в условиях равномерного вращения. При этом было обнаружено несколько уникальных по своей структуре режимов движения жидкости.

Данные по этим видам движения, полученные с помощью матмодели, были подтверждены с помощью эксперимента на центрифуге, рассказал завкафедрой доктор физико-математических наук Дмитрий Брацун.

Выполненные исследования будут востребованы в химической и фармацевтической промышленности, а также в медицине. Предложенная технология может использоваться для доставки полезных компонентов по микрокапиллярам, смешения и сепарации важных для организма субстанций, а также для имитации воздействия на живые системы микро- и гипергравитационных перегрузок, считают разработчики.