Схема динамики микрокавитации в тройной гибридной жидкости вблизи упругой стенки. Источник: Results in Engineering
Ученый из МФТИ и его коллеги из Египта провели аналитическое исследование, направленное на изучение эволюции микрокавитационных пузырьков в тройных гибридных наножидкостях, находящихся вблизи упругих твердых тел. Пример такой жидкости – человеческая кровь. Работа опубликована в журнале Results in Engineering.
Еще с конца XX века ученые интересуются феноменом кавитации – образования и последующего схлопывания пузырьков в жидкости, сопровождающегося высвобождением энергии. Особенно важным оказалось это явление в микромасштабе – микрокавитации. В настоящем исследовании ученые построили теоретическую модель и провели математическое исследование микрокавитации в тройных гибридных наножидкостях у поверхности упругого тела, учитывая такие параметры, как вязкость, плотность, теплоемкость, теплопроводность и поверхностное натяжение. Это модель движения человеческой крови с тремя типами диспергированных в ней наночастиц: из золота, серебра и углеродных нанотрубок. Полученные решения позволяют прогнозировать поведение пузырьков с высокой точностью, что ранее удавалось только численно. Оказалось, что эластичность стенки играет двойственную роль: увеличение модуля сдвига усиливает кавитацию, а увеличение объемного модуля ее подавляет. Изменение физико-термических параметров влияет на интенсивность микрокавитации: чем выше перегрев, тем активнее рост пузырька.
Исследование открывает путь к разработке жидкостей с контролируемыми свойствами, биомедицинских технологий доставки препаратов с точной дозировкой, систем очистки и дегазации на основе микрокавитации, проектированию микромеханизмов и протезов.
Варвара Кравцова, Центр научной коммуникации МФТИ
Игорь Кулешов 
Константин Ремчуков