Световой помощник. Что может улучшить качество красок и нефти?

Молодой учёный из Перми разработал волоконно-оптический датчик для измерения вязкости сред. С помощью этого устройства можно контролировать качество высоковязких продуктов, в том числе густых красок, лаков, а также нефти и смолы.

Впоследствии у разработки может быть широкое поле применения в создании композитных материалов. Известно, что сегодня композиты активно применяют в авиастроении, автомобилестроении и других областях промышленности. Лёгкость и прочность композитных материалов позволяет заменить ими металлические конструкции. А при производстве композитов определение вязкости – очень важный момент. Ведь от процесса затвердевания кардинально зависят свойства полученного материала.

Высокоточный продукт

Студент ПНИПУ Евгений Казанцев обратил внимание на проблему в области измерения высоковязких жидкостей.

«Сейчас есть потребности измерения вязкости реологически сложных продуктов (с вязкостью порядка 400 Па*с и выше). Но применяемые устройства имеют ограниченный диапазон измерений и низкую точность», – рассказывает Евгений Казанцев.

Он предложил решить эту проблему с помощью применения световых технологий (фотоники) и получил грант Фонда содействия инновациям на создание опытного образца датчика вязкости.

«Я создал прототип и проверил его работоспособность – работает. В основе предложенного решения – волоконно-оптические датчики на брэгговской решетке, которые размещаются внутри потока технологической системы. Они непрерывно определяют величину силового воздействия продукта на измерительный зонд, что по специальной расчётной модели пересчитывается в величину вязкости жидкости. Это позволяет не извлекать продукт из технологических систем», – поясняет разработчик.

Датчик миниатюрен (измерительный зонд может иметь диаметр 0,2 мм и меньше), устойчив к агрессивным химическим средам, в том числе к радиоактивным, виброустойчив, пожаро- и взрывобезопасен. Он позволяет производить измерения на расстоянии до 10 км.

Новый уровень

Аналогичные датчики, существующие на рынке сегодня, изготавливают на базе электрических и электромагнитных механических устройств. Подход на основе принципов фотоники, который предложил пермский разработчик, ранее не применяли в области измерения высоковязких сложных сред.

Современная оптическая измерительная система способна вывести производство на новый технологический уровень.

Евгению Казанцеву уже удалось запатентовать разработку. В дальнейшем молодой учёный планирует провести работы по установке системы контроля вязкости продукта на действующем производстве одного из химических предприятий Перми.

Кстати, сфера применения этого изобретения очень широка. Например, подобные датчики могут активно использоваться в строительстве, отделке. Мастера знают, что для получения ровного слоя краски, без подтёков, нужно использовать краску определённой вязкости.

Если краска окажется слишком густой, нужного слоя не получится. Если слишком жидкой – будут некрасивые подтёки. Все используемые материалы имеют свою вязкость. И работать с ними нужно соответственно. Например, у алкидных эмалей коэффициент вязкости при температуре 20 °С – 17 секунд, у лаков – 20 секунд, у шпатлёвок – 30 секунд.