Ведущие специалисты НИИ механики МГУ объявили о создании принципиально нового насоса-дозатора для перекачивания жидкостей, основанного на уникальных свойствах магнитных жидкостей и инновационном подходе к управлению процессом при помощи магнитного поля. Исследование, выполненное под руководством Дарьи Пелевиной и при финансовой поддержке Российского научного фонда (РНФ), открывает новые горизонты в области точного дозирования жидкостей для различных инженерных и научных задач.
Принцип работы и ключевые особенности нового устройства
Разработанный коллективом лаборатории физико-химической гидродинамики прототип насоса-дозатора в своей основе содержит магнитную жидкость, обогащённую сферическим телом из ферромагнитного материала. Все управление насосом происходит исключительно за счёт внешнего однородного магнитного поля. Особенностью является концентрация магнитного поля вокруг намагничивающегося тела, что делает возможным точное и гибкое управление процессом дозирования.
В процессах изменения внешнего магнитного поля удаётся управлять не только уровнем самой магнитной жидкости над сферическим телом, но и тем, как именно перемещается разделительный поршень, воздействующий на перекачиваемую немагнитную жидкость. Заслуживает особого внимания тот факт, что посредством видеофиксации в ходе экспериментов удалось установить зависимости динамики подъёма поршня и вытеснения жидкости от приложенного поля.
Математическая модель и точность дозирования
Учёные НИИ механики МГУ внесли существенный вклад в теоретическую проработку действия нового насоса. Созданная математическая модель позволяет не только предсказывать скорость движения поршня, но и эффективно анализировать влияние всех исходных параметров установки на общую производительность системы. Усовершенствованная модель учитывает нелинейную связь между уровнем намагничивания магнитной жидкости и величиной магнитного поля, что значительно повышает точность повторения экспериментальных результатов на практике.
Комплекс вычислений, основанный на этой модели, позволил значительно повысить достоверность оценки параметров работы опытного образца насоса. Кроме основного сценария работы, специалисты также измерили объём перекачиваемой жидкости в зависимости от величины приложенного к устройству магнитного поля, подтвердив высокую степень一致ия теории и эксперимента.
Преимущества изобретения и его перспективы
Как отмечает ведущий научный сотрудник лаборатории Дарья Пелевина, инновационное устройство демонстрирует целый ряд новых преимуществ. Во-первых, управление насосом возможно дистанционно, без физического контакта – благодаря внешнему магнитному полю. Такой подход обеспечивает гибкость регулирования скорости подачи, а также позволяет добиваться очень высокой точности дозирования жидкостей самых разных типов.
Важно подчеркнуть, что использование однородного магнитного поля позволяет существенно уменьшать размеры аппарата, так как функциональность не зависит от градиентов магнитного поля. Это открывает возможности для миниатюризации дозирующих механизмов, что особенно актуально при создании медицинской, аналитической или лабораторной аппаратуры нового поколения.
Разработка и экспериментальные данные также подтверждают, что предложенная конструкция превосходит аналоги по критерию простоты управления и отсутствию необходимости в сложном механическом приводе, что снижает износ и повышает надёжность аппарата.
Будущее технологии и новые исследовательские горизонты
По словам исследовательской группы, экспериментальный прототип и его математическое описание доказывают принципиальную возможность дальнейшего внедрения магнитных жидкостей в системах дозирования жидкости – как в научных лабораториях, так и в промышленности. Разработка предоставляет инженерам и технологам принципиально иной инструмент для точного смешивания, разделения или подачи жидкостей.
Открытие специалистов НИИ механики МГУ и Дарьи Пелевиной при поддержке РНФ не только демонстрирует прогресс в применении фундаментальных знаний по магнитным жидкостям, но и создаёт техническую основу для будущих реализаций в области робототехники, фармацевтики, микрофлюидики и многих других сферах.
Проект уверенно движется к новым вершинам, формируя современное представление о возможностях магнитогидродинамики для решения актуальных технологических задач. Такая работа – яркий пример синтеза теоретической мысли и практической реализации, открывающий перед российской наукой новые горизонты.
