Исследование фазовых переходов в жидких средах при помощи акустоэлектронных методов и разработка новых датчиков физических величин на этой основе

Целью междисциплинарного проекта является исследование фазовых переходов в жидких средах при помощи акустоэлектронных технологий и разработка сенсоров нового поколения для измерения физических величин на этой основе. Новизной предлагаемого проекта является развитие акустоэлектронных методов применительно к исследованию процессов изменения агрегатного состояния воды и жидкостей на ее основе при изменении температуры и давления и свойств подстилающей поверхности. Использование этих методов позволит проводить в режиме реального времени одновременный мониторинг таких параметров жидкости как вязкость, проводимость, температура и плотность, в том числе и для жидкостей микролитрового объема. Такой подход впервые открывает перспективу более глубокого изучения физических процессов, происходящих при изменении агрегатного состояния воды и жидкостей на ее основе в процессе замерзания и таяния. Характеристики акустических волн очень чувствительны к изменению граничных условий на поверхности пьезоэлектрика, что позволит зафиксировать не только процессы макроскопического масштаба, но и такие тонкие эффекты как, например, определение количества частиц водяного пара, адсорбированного на поверхности пьезокристалла за определенный промежуток времени. Для достижения поставленной цели в рамках выполнения проекта будет проведено теоретическое и экспериментальное исследование характеристик акустических волн высших порядков в пьезоэлектрических пластинах и структурах, находящихся в контакте с полярными и неполярными жидкостями (вода, глицерин, растворы солей, тяжелая вода и т.д.) при изменении их агрегатного состояния в результате изменения температуры. Выяснены физические механизмы процессов, происходящих при изменении агрегатного состояния различных типов жидкостей и влияние на них гидрофобности или гидрофильности рабочей поверхности. Предполагается разработка и оптимизация многопараметрического датчика жидкости и исследование с его помощью физических процессов, проходящих при изменении агрегатного состояния различных жидкостей при изменении температуры. Также будет разработан и апробирован прототип акустоэлектронного датчика оледенения. Кроме того, будет развита концепция применения акустоэлектронных датчиков для анализа физических процессов, происходящих при применении методов сверхкритических жидкостей и газов для получения новых типов материалов. Данный подход является принципиально новым для осуществления мониторинга процессов получения новых материалов (керамики, мелкокристаллических оксидов, углеродных материалов и т.д.) в процессе использования методов сверхкритических флюидов. Решение данных задач послужит основой для формирования нового научного направления по исследованию особенностей изменения агрегатного состояния различных жидкостей, в том числе в суперкритических условиях. Ожидаемые результаты будут соответствовать лучшим достижениям мировой науки в данной области, а в ряде случаев и превышать его.