Новый метод. В МГУ разработан способ разделения газовых смесей

Сотрудники НИИ механики МГУ численно исследовали течение разреженного газа в микроканале, по стенкам которого распространяются поверхностные акустические волны. Полученные результаты могут стать основой для создания принципиально новых микроразмерных газовых насосов. Исследование поддержано грантом РНФ № 23-71-10057.

Активно развивающийся тренд на миниатюризацию привел к потребности создания микроразмерных газовых насосов для применения в различных новых областях, включая МЭМС-устройства с герметичными полостями и осциллирующими элементами, такими как гироскопы и синхронизирующие генераторы. Также появилась необходимость в портативных устройствах для химического анализа и мониторинга, таких как газовый хроматограф и масс-спектрометр. Большинство исследований, касающихся создания микроразмерных газовых насосов, были направлены на механизмы откачки, основанные на движущихся элементах. Однако миниатюризация классических подходов до микроскопических масштабов оказалась серьезным вызовом для современных технологий.

В последние годы активно ведутся разработки по использованию поверхностных акустических волн (ПАВ) для создания микроразмерных насосов и миксеров. Рабочей средой в этих исследованиях является жидкость, а возможность применения к газовым средам не исследовалась. Впервые изучением возможности использования ПАВ для создания газовых микронасосов занялись именно в лаборатории наномеханики НИИ механики МГУ.

«С помощью численных расчетов было показано, что наличие поверхностных акустических волн вызывает движение газа в канале в направлении их распространения. Также в работе численно было исследовано влияние на эффективность прокачки газа таких параметров, как высота и длина микроканалов, длина и амплитуда поверхностных волн», – поясняет автор исследования, старший научный сотрудник лаборатории наномеханики НИИ механики МГУ Василий Косьянчук.

В рамках проекта разрабатывается вариант разделения газовых смесей, который сегодня используется во многих технологических процессах, таких как энергетика и промышленность. Например, в переработке попутного нефтяного газа (ПНГ), разделении воздуха (получение чистого азота, кислорода и благородных газов), очистке воздуха от углекислого газа, разделении изотопов (в частности, обогащении урана).

В настоящее время существует множество методов разделения газовых смесей, но проблема заключается в дороговизне данного процесса. Поэтому поиск и разработка нового более эффективного способа поможет снизить стоимость получения различных чистых веществ, что позволит ускорить внедрение разработки в общественную промышленность и технологии.

Изображение: МГУ