Новые механизмы перехода к режимам сверхпредельных токов около неидеальных ионоселективных поверхностей и возможности их практического применения

Цель: поиск и исследование новых режимов течения электролита в микромасштабах под действием электрического поля, а также разработка методов управления таким течением. Помимо очевидного фундаментального интереса, практический аспект-заключающийся в разработке нового типа жидкостных микродиодов с использованием ионоселективных поверхностей, затрагивает концепцию создания микродиодов,и может быть в перспективе применена для решения других нанотехнологических задач, связанных с исследованием новых механизмов перехода к режимам сверхпредельных токов в электролите около неидеальной ионообменной мембраны под действием внешнего электрического поля. При моделировании таких режимов необходимо рассматривать систему электролит-мембрана-электролит (рис. 4), причем соответствующий класс задач еще не имеет устоявшейся математической постановки. Проект - составление физической и математической моделей, обоснование адекватности. Второй задачей будет исследование математической модели в упрощенных постановках с помощью аналитических, в том числе асимптотических методов. Такой подход дает результаты только для некоторых частных случаев, но позволяет понять физические механизмы новых эффектов. Третьей задачей будет прямое численное моделирование системы в полной постановке, которое позволит оценить границы применимости аналитических методов и формул и изучить влияние различных параметров на поведение системы.Проект направлен на исследование режимов течения электролита в микромасштабах около ионоселективных поверхностей под действием электрического поля. Данный класс задач относится к фундаментальной проблеме транспорта жидкости в микромасштабах, практические приложения которой присутствуют в различных областях, таких как медицина, химические и биоинженерные технологии, проектирование лабораторий на чипе.Результат: станет выверенная математическая модель системы электролит-мембрана. Будет найдено одномерное стационарное решение составленной модели и изучена его линейная устойчивость. Исследование линейной устойчивости будет проведено как численно, с помощью тау-модификации метода Галеркина, так и аналитически, на основе асимптотических приближений, в том числе связанных с малостью числа Дебая. Использование именно этих методов обосновано их успешным применением при работе над смежными задачами.эти методы оказались эффективными при изучении волновых течений под действием постоянного и переменного электрических полей, где были обнаружены колебательные сценарии потери устойчивости. В Проекте также ожидается обнаружение таких сценариев, что служит дополнительным свидетельством в пользу указанных методов.Результаты, будут представлены на 2-3 профильных конференциях, в том числе на международной конференции «Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентность» и на международной конференции «Ion transport in organic and inorganic membranes» .