Физики научились управлять движением конвективных потоков внутри жидкостей
Ученые Томского политеха и Института теплофизики имени С.С. Кутателадзе СО РАН выяснили, как с помощью лазера управлять движением конвективных потоков. Это открытие поможет сделать смешивание веществ в микрореакторах и охлаждение микроэлектроники значительно эффективнее.
В чем суть?
При обычном локальном нагреве жидкости в тонком слое образуются два крупных вихря, которые перемешивают вещество неравномерно. Ученые предложили модулировать мощность лазерного излучения. Оказалось, что при определенной частоте крупные вихри теряют устойчивость и распадаются на множество мелких.
Что это дает?
Такой режим обеспечивает более равномерное распределение примесей и тепла. Это критически важно для:
охлаждения микроэлектроники;
повышения эффективности химических и биохимических реакторов;
нанесения однородных нанопокрытий.
Как проводили исследования?
Эксперименты шли с водой, маслом и спиртом. Движение жидкости отслеживали бесконтактно — с помощью микрочастиц диоксида титана. Например, для 2-миллиметрового слоя воды частота модуляции для перестройки вихрей составила всего 0,05 Гц.
Почему это важно?
Предложенный подход ляжет в основу новых методик управления теплообменом в малогабаритных устройствах и ускорит смешивание в микрореакторах.