Математическое моделирование процессов разделения высокомолекулярных соединений в электрических и центробежных полях

• Автор: Трофимов, Константин Иванович
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 70 с. : ил.

Оглавление.
Введение

Глава 1. Литературный обзор. Цели и задачи исследования. Значение и новизна

полученных результатов

1.1. Обзор литературы по теме диссертации.

1.2. Цели и задачи исследования. Значение и новизна полученных

результатов .

Глава 2. Математическая модель неоднородного электрического поля в полостях, находящихся в микроэлектронных структурах
2.1. Неоднородное электрическое поле в цилиндрической полости внутри полупроводников, составляющих рппереход
2.2. Электрическое поле в цилиндрической полости внутри полупроводников, составляющих рппереход. Случай слабого поля

2.3. Результаты расчетов и их обсуждение.

Глава 3. Математическая модель процесса разделения макромолекул в
прямоточной жидкостной центрифуге
3.1. Математическая модель движения макромолекул в центробежном поле,
создаваемом в прямоточной центрифуге. Учт пуазсйлсвского распределения скорости жидкости.
3.2. Математическая модель процесса разделения макромолекул в центрифуге без внутреннего цилиндра.
3.3. Математическая модель процесса, позволяющая интенсифицировать
разделение высокомолекулярных соединений.
Глава 4. Математическая модель разделения макромолекул в линейном каскаде
прямоточных жидкостных центрифуг.
4.1. Стационарный случай.
4.2. Нестационарный случай.
Глава 5. Математическая модель процесса разделения макромолекул в каскаде
с неоднородным распределением плотности жидкости.
5.1. Стационарный случай.
5.2. Нестационарный случай.
Глава 6. Математическая модель процесса разделения макромолекул в двумерном
каскаде прямоточных жидкостных центрифуг .
Глава 7. Заключение..
Литература


Настоящая работа посвящена изысканию путей повышения эффективности процесса разделения макромолекул в неоднородных электрических и центробежных полях. Обзор литературы по теме диссертации. Одно из направлений поиска путей интенсификации процесса разделения макромолекул заключается в использовании явления диэлектрофореза. Диэлектрофорезом называется движение незаряженных частиц в неоднородном электрическом поле. Впервые явление диэлектрофореза было описано Полем [1-3]. Действие диэлектрофоретической силы Поль объяснил следующим образом: так как внешнее поле неоднородно, на один заряд диполя действует более сильное поле, чем на другой, и в результате диполь приобретает движение в направлении большей интенсивности ноля. В дальнейшем Поль и Швар [4] уточнили, что направление движения частиц зависит от соотношения поляризуемости среды и частицы. Для исследования диэлекгрофоретических эффектов Поль с сотрудниками [4-7] использовали ячейки различного вида. Основные количественные эксперименты были проведены с помощью цилиндрической ячейки с центрированным внутренним электродом из вольфрамовой проволоки. Поль наблюдал, что под действием поля (до ЮкВ) в такой ячейке частицы с большей поляризуемостью, чем среда, двигались к центральному электроду, менее полярные к периферии. На этой основе Поль разделял суспензии. Де> 2-й ). Применению диэлектрофореза к биологическим объектам посвящена работа Швана []. Ковэл и Бута [] предложили использовать диэлектрофорез для борьбы с пузырьковой закупоркой в ракетных двигателях в условиях невесомости и для управления колебаниями на поверхности жидкости на различных стадиях полёта. Итак, основные направления в использовании диэлектрофореза в технологическом и в исследовательском плане - это разделение частиц различной природы по диэлектрической проницаемости, проводимости и размерам [2,]. Возможность разделения частиц минералов и полимеров с помощью диэлектрофореза там, где невозможно осуществить это другими методами, представляет значительный практический интерес []. Однако, не смотря на большие усилия, прилагаемые с целью использования явления диэлектрофореза для разделения макромолекул, этот метод всё ещё применяется значительно реже, чем другие методы разделения. ЮОЛ-КМХМ) должно быть значительным. Такие большие градиенты напряжённости электрического поля практически невозможно осуществить с использованием макроскопических систем электродов (работы [4-9]). Поэтому представляется важным исследование высоконеоднородных электрических полей, возникающих в полостях микроэлектронных структу р, заполненных жидкостью. В настоящее время математические модели электрического поля в полупроводниковых микроэлектронных структурах, а также процесса переноса носителей заряда в этих структурах развиты достаточно хорошо. Имеются ввиду как р-п-переходы, так и полупроводниковые приборы [-]. При применении простых схем оказались успешными приближённые аналитические решения. В более сложных случаях использовались численные методы [-]. Однако в известной нам литературе не рассматривались электрические поля в полостях, расположенных в объёме полупроводниковых структур. Как будет видно из дальнейшего, создание таких полостей оказывается необходимым для разработки применений микроэлектронных структур дтя целей, не связанных с созданием вычислительной техники и систем автоматического управления. Другой путь повышения эффективности процесса разделения макромолекул заключается в совершенствовании центробежного метода разделения. Как известно [], процесс разделения молекул в центробежных полях успешно применён в ряде стран для разделения изотопов урана, а в дальнейшем и для изотопов других химических элементов. Для разделения изотопов используются газовые центрифуги. Математические модели процесса разделения изотопных и других газовых смесей в центрифугах развиты достаточно хорошо. В частности, обширные материалы имеются в монографии Коэна []. Биологические применения центробежного метода разделения связаны с применением жидкостных центрифуг, которые как по принципу действия, так и по конструктивным особенностям существенно отличаются от газовых.