Полимерные пружины в помощь экологической очистке

Статья Брауна показывает, что, когда поры находятся достаточно близко друг к другу, вихри синхронизируются в пространстве и эффекты становятся сильнее. Исследователи называют это бистабильностью, имея в виду два возможных состояния равновесия. Бистабильность можно найти во всем физическом мире – во всем, от выключателей света до деления клеток. В предыдущей работе предполагалось, что в структуре потока этих жидкостей через поры было только одно состояние.

«Мы обнаружили, что в пористой среде вместо того, чтобы поток был равномерным по всему, некоторые поры показывают один вид структуры потока, а другие поры показывают другой – форму бистабильности», – сказал Датта, доцент кафедры химической и биологической инженерии.

Полимерные жидкости могут быть эффективным инструментом для очистки сырой нефти, ртути и других загрязнений из загрязненных водоносных горизонтов. Но не зная точно, как работают эти жидкости, и не имея возможности предсказать их воздействие, они могут стать опасными в чувствительной среде. Инженеры по-прежнему опасаются их использования, потому что в некоторых случаях неправильное использование может усугубить ситуацию. Решить проблему очистки – значит поближе познакомиться с этим упрямым подпольем.

Вопрос мучил исследователей уже более 10 лет. В то время как был достигнут прогресс в понимании влияния формы и размера пор, исследование Брауна является первым.

Ключом к этому исследованию является странная способность Датты видеть сквозь стены – создавать модельные среды из прозрачных материалов, которые имитируют подземные условия, а затем использовать специализированные изображения для анализа потока.

Команда использовала 3D печать, чтобы создать поры, похожие на камни, и проталкивала жидкость под высоким давлением. Получив данные, они поняли, что поток через маленькие уголки был более хаотичным, чем предсказывала математика. Когда они изменили интервал, изменились и данные. Это изменение подняло новый вопрос о поведении жидкости, на который отвечает статья. Когда поры расположены близко друг к другу, источники не успевают осесть от одной поры к другой.

Учёный Браун работал со старшим принстоном Одри Ши, который анализировал данные и помогал в разработке аспектов эксперимента. В рамках своей дипломной работы и летней работы, поддержанной стажировкой в ​​Центре энергетики и окружающей среды им. Андлингера, Ши предложила способ систематического изучения переменной расстояния.

«Одри действительно приняла этот проект близко к сердцу и пробежалась по литературе», – сказала Датта. Исходя из этого, исследователи также опубликовали обзорную статью в журнале Small.