Создан крошечный газовый насос без подвижных частей

Простой и миниатюрный насос для газов, работающий без единой подвижной детали, построили и протестировали Навин Гупта (Naveen Gupta) и Йогеш Джианчандани (Yogesh Gianchandani) из Мичиганского университета (University of Michigan).
Схема нового насоса. Пояснения в тексте (иллюстрация N. K. Gupta, Y. B. Gianchandani).
Схема нового насоса. Пояснения в тексте (иллюстрация N. K. Gupta, Y. B. Gianchandani).

Ключевым элементом нового насоса являются пластины из минерала клиноптилолита (это разновидность цеолита), обладающие гигантским количеством микроскопических пор. Между двумя такими пластинами (размером примерно с ладонь, а толщиной 2,3 миллиметра) авторы устройства поместили тонкий гибкий нагреватель.

Все три слоя этого "бутерброда" они проложили перфорированными алюминиевыми пластинами (для более равномерного распределения тепла) и, наконец, закрыли эту конструкцию изоляторами из ПВХ.

По принципу действия (тепловая транспирация, то есть создание потока за счёт разности температур) это устройство относится к так называемым насосам Кнудсена (Knudsen pump). Принципиальная особенность этой системы заключается в том, что взаимодействие молекул со стенками пор — намного более интенсивное, чем молекул газа между собой. Длина свободного пробега молекул (при атмосферном давлении) тут намного больше геометрических размеров сверхтонких (в данном приборе — 0,5 нанометра) каналов.

Доминирующее взаимодействие со стенками, в условиях градиента температуры, подталкивает молекулы газа от холодного края пластин к горячему. Соответственно с внешней стороны цеолитных кружков авторы насоса устроили два входа, а у нагревателя в центре – один выход для перекачиваемого газа.

Экспериментаторы установили, что богатый порами клиноптилолит может обеспечить очень хороший расход газа по меркам насосов столь небольшого размера (о чём и рассказали в своём материале в Applied Physics Letters). А именно — он составил 6,6 х 10?3 см3 в минуту через каждые см2 поверхности дисков. При этом оказалось, что система потребляет энергию в 296 милливатт на см2.

Если в области крупных насосов простые механические системы могут быть выгодными и экономичными, то по мере сокращения размеров их преимущества улетучиваются, поскольку заметно меняется соотношение объёма деталей к их площади, а значит — относительные потери на трение. Тут-то на сцену могут выйти цеолитные насосы.

По словам Гупты, в один прекрасный день такие аппараты займут достойное место в целом ряде областей: от систем вентиляции и вакуумного оборудования до микронасосов в различного рода газовых датчиках (сенсоры отравляющих веществ, медицинские анализаторы дыхания и так далее), а также они пригодятся в системах разделения газов.






Интересные новости
Вплине на вимірювання часу: танення льодовиків сповільнило обертання ЗемліВплине на вимірювання часу: танення льодовиків сповільнило обертання Землі
Вчені розповіли, чому «зірки-невдахи» часто самотніВчені розповіли, чому «зірки-невдахи» часто самотні
Блок рекламы


Похожие новости

Вакцина от африканской чумы свиней создана во ВьетнамеВакцина от африканской чумы свиней создана во Вьетнаме
Немецкий профессор привил 50 человек собственноручно созданной "вакциной"
NASA поддержит создание частной орбитальной станции на замену МКС
Соучредитель Apple Стив Возняк объявил о создании космической компании
Создан суперконденсатор размером с пылинку, который выдаёт напряжение как у пальчиковой батарейки
Создан универсальный имплант барабанной перепонки, полностью восстанавливающий слух
Маск анонсировал создание робота-гуманоида, который будет выполнять опасную или монотонную работу
Создана платформа для квантовых вычислений, совместимая с оптоволоконными сетями
Blue Origin не смогла оспорить контракт NASA со SpaceX на создание лунного модуля
Американский стартап заявил о создании квантового компьютера с беспрецедентными характеристиками
Последние новости

Подгружаем последние новости