Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые объяснили, как ведут себя пузырьки в крови
Исследователи из МФТИ и Египта провели фундаментальное аналитическое исследование, направленное на изучение эволюции микрокавитационных пузырьков в тройных гибридных наножидкостях, находящихся вблизи упругих твердых тел. Пример такой жидкости — человеческая кровь. Ученым удалось показать, что радиус пузырьков в тройных гибридных наножидкостях заметно меньше, чем в гибридных, мононаножидкостях и чистой крови, а повышение концентрации наночастиц уменьшает интенсивность кавитации. Это открывает перспективы для медицинских технологий, например, для доставки лекарств с точной дозировкой.
Работа опубликована в 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. Развитие нанотехнологий, в частности наножидкостей (жидкостей с включенными в них наночастицами), позволило расширить область применения кавитации: от улучшенного теплообмена в промышленных установках до точечной доставки лекарств в медицине.
Сначала изучались так называемые моножидкости — растворы, содержащие один тип наночастиц. Затем появились гибридные наножидкости (две различных нанофазы), и, наконец, тройные гибридные наножидкости — наиболее сложные, но и наиболее эффективные по термофизическим свойствам. Эти жидкости содержат три типа наночастиц размером до 100 нм.
В настоящем исследовании ученые поставили перед собой амбициозную цель: построить теоретическую модель и провести 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 типа диспергированных в ней наночастиц: из золота, серебра и углеродных нанотрубок.
В основе новой модели лежит модифицированное уравнение Келлера-Миксиса, адаптированное для учета эффекта оболочки у упругого тела. Решение производилось с использованием модифицированного метода Плессе-Цвика. Авторы исследовали различные концентрации наночастиц, их формы и взаимодействия, используя вычислительные средства символьной математики.
Ученым удалось показать, что радиус пузырьков в тройных гибридных наножидкостях заметно меньше, чем в гибридных, мононаножидкостях и чистой крови, а повышение концентрации наночастиц уменьшает интенсивность кавитации.
В работе было впервые представлено аналитическое решение уравнений микрокавитации в тройных гибридных наножидкостях у упругой поверхности с учетом реальных термофизических свойств. 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.
Абу-Наб Ахмед Камал Ибрагим, сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, рассказал: «Наше исследование демонстрирует, как фундаментальные физико-математические модели могут дать ответы на прикладные вопросы медицины, экологии и промышленности. Мы надеемся, что предложенная нами модель найдет широкое применение в диагностике и терапии, в том числе в минимально инвазивных методах. В отличие от прежних моделей, рассматривающих либо численно, либо с упрощениями только одно- или двухкомпонентные жидкости, в новой модели впервые учитывается комбинация из трех различных наночастиц, реалистичное поведение вблизи упругих тел с оболочкой, аналитическое решение вместо численных аппроксимаций и влияние поверхностного натяжения на кавитацию. В ближайшем будущем мы планируем исследовать влияние физических, химических и термических свойств на проблему гидродинамики микропузырьков в обобщенной ньютоновской жидкости со смесью наночастиц между двух- и многофазным турбулентным потоком».
На основе полученной аналитической модели можно изучать агрегацию наночастиц, влияние переменного давления и температуры, использование других комбинаций наночастиц и разработку жидкостей для конкретных применений — от медицинских до промышленных. Расстояние от центра пузырька до стенки, начальный радиус и параметры переноса — все это интегрально включено в модель, что позволяет прогнозировать реальные физические процессы с высокой точностью.
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.
Следующими шагами в исследованиях станут расширение модели на неньютоновские жидкости и турбулентные многокомпонентные потоки, учет тепломассопереноса, фазовых переходов и агрегации наночастиц, экспериментальная проверка модели.
Telegram 
Дзен 
VK Международная команда ученых оценила связь между длительностью физической активности, ее интенсивностью, риском смерти от всех причин и вероятностью развития сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.
Кража лошадей была серьезной проблемой для крестьянских хозяйств в Российской империи. Особенности этого явления, включающие жестокие уголовные наказания, крестьянский самосуд и межэтнические конфликты, выявили в ходе исследования юридических источников историки из МФТИ и РЭУ имени Г.В. Плеханова.
Исследователи разобрались с тем, что происходит в организме пластикоядных гусениц при поедании и переваривании самого распространенного пластика. Оказалось, что для их здоровья это не проходит бесследно, но, похоже, есть способ помочь и гусеницам, и осуществляемому ими процессу разрушения искусственных полимеров.
Принято считать, что люди с развитыми когнитивными способностями отличаются высокими моральными принципами. Ученые из Великобритании решили проверить этот тезис научными методами и пришли к противоположному выводу.
Подобрать тип физической активности, который лучше всего подходит человеку, можно исходя из особенностей его характера. Психологи из Великобритании определили, что люди с разными чертами личности получают больше удовольствия от разных видов спорта.
В июне 2025 года ВК покинули 1,2 миллиона авторов контента. Это резкое ускорение их бегства в сравнении с предшествующими месяцами. Одновременно число авторов на других платформах растет, в результате по этому показателю соцсеть обогнал не только Telegram, но и запрещенный Instagram*. Причиной происходящего многие наблюдатели посчитали совокупность решений менеджмента компании за последние годы.
Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно