Номинация «Лучший аналитический материал»

3 место – авторский коллектив программы «Наука 102» (телеканал «БСТ»)

Live – (Опыт Хладни)

Корр. за кадром: Увидеть звук. Частицы песка самоорганизуются под действием акустических колебаний, рисуя узоры на поверхности металлической пластинки. Этот опыт был назван в честь первооткрывателя, немецкого физика Эрнста Хладни.  Но что еще могут звуковые волны? 

Live – С музыкальной заставкой, Лаборатория. 

Корр. за кадром: Пузырьки воздуха и капли воды ТОЖЕ способны к самоорганизации под действием звука или электромагнитного излучения. Здесь в Центре микро и наномасштабной динамики дисперсных систем при БГУ, ученые пытаются понять, как можно управлять этим процессом. 

СНХ  - Сами по себе пузырьки представляют уникальный объект, с точки зрения их взаимодействия со звуком. Они меняют акустическое поле и акустическое поле очень сильно на них влияет. Происходит процесс так называемой самоорганизации пузырьков, формирование структуры. 

субтитр: – НАИЛЬ ГУМЕРОВ, НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ, ПРОФЕССОР ИНСТИТУТА ПЕРЕДОВЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ (UMIACS), МЭРИЛЕНДСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, США

-пауза-

Корр. за кадром :Обыкновенная пылинка – гигант в мире микрочипов. Элементы современной техники зачастую намного меньше размера самой пыли. Поэтому при производстве такой электроники, стерильность соблюдают неукоснительно. Но пыль все равно попадает на микрочипы, а очистить их привычными способами невозможно. 

СНХ -На них наносятся очень тонкие траншейки и очень мелкие, мелкие детали. Вот эти детали частично засоряются за счет пыли. И это, кажется, что можно потереть и почистить и все будет нормально. Но если ты деталь эту потрешь, то все эти мелкие детали сотрутся. 

субтитр: –ИСКАНДЕР АХАТОВ, ДИРЕКТОР ЦЕНТРА МИКРО И НАНОМАСШТАБНОЙ ДИНАМИКИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ , ПРОФЕССОР МЕХАНИКИ ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА СЕВЕРНОЙ ДАКОТЫ (NDSU), США

Корр. за кадром: Роль нано-уборщиков могут взять на себя обыкновенные пузырьки воздуха, которые и так есть в воде.

СНХ - была сконструирована ячейка, прозрачная ко дну которой прикреплен источник колебаний, источник ультразвука. И вот здесь на экране можно увидеть, как пузырек воздуха находящийся в воде около некой поверхности начинает осциллировать.

субтитр – СЕРГЕЙ САМЕТОВ, КАНДИДАТ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ НАУК, НАУЧНЫЙ СОТРУДНИК 

СНХ  - Мы начинаем их заставлять вибрировать в акустическом поле. То эти пузырьки сжимаются и расширяются и действуют на поверхность как маленькие щеточки. И вот щеточки на самом деле эти наночастицы толкают и отделяют от поверхности, потому что наночастицы довольно плотно прикрепились к поверхности, за счет адгезивных сил. Просто так оторвать их невозможно. А вот эти маленькие щёточки в состоянии это сделать. 

субтитр: –ИСКАНДЕР АХАТОВ, ДИРЕКТОР ЦЕНТРА МИКРО И НАНОМАСШТАБНОЙ ДИНАМИКИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ , ПРОФЕССОР МЕХАНИКИ ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА СЕВЕРНОЙ ДАКОТЫ (NDSU), США

Корр. за кадром:Но капли воды и пузырьки воздуха – не всегдатак безобидны. Приводят к порче оборудования и опасны, если растворены в черном золоте. Практически вся добываемая из месторождений нефть представляет собой водонефтяную эмульсию.

СНХ  - На самом деле это пористая среда, скелет, который состоит из нефтенесущих пород и в них есть поры по которым течет нефть, и более того как нефть выкачивают, туда закачивают воду, это идет водонефтяная смесь. 

субтитр: – НАИЛЬ ГУМЕРОВ, НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ, ПРОФЕССОР ИНСТИТУТА ПЕРЕДОВЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ (UMIACS), МЭРИЛЕНДСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, США

СНХ - Два процента воды в нефти это будучи помноженным на объем этой нефти очень много. Кроме этого вода может своим присутствием создавать дополнительное коррозионное действие на оборудование. 

субтитр: –ИСКАНДЕР АХАТОВ, ДИРЕКТОР ЦЕНТРА МИКРО И НАНОМАСШТАБНОЙ ДИНАМИКИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ , ПРОФЕССОР МЕХАНИКИ ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА СЕВЕРНОЙ ДАКОТЫ (NDSU), США

 

Корр. за кадром: Разрушить такую водо-нефтяную эмульсию непросто. Дело в том, что капли воды в нефти покрываются асфальтеновыми пленками. Эти соединения – высокопрочны и имеют большую молекулярную массу. В лабораторных условиях, в место нефти используют, специальную, аналогичную по свойствам жидкость. 

Асфальтены — наиболее высокомолекулярные компоненты нефти.

СНХ - Эмульсия это специальная смесь двух несмешивающихся жидкостей. Здесь образец такой эмульсии, здесь видно две разные жидкости внизу и верху и границу раздела между ними. Сейчас мы пробирку отдельно встряхнем, у нас образуется однородная жидкость, которая является смесью, в которой капли одной жидкости взвешены в другой.  

субтитр: 

СНХ - Если взять нефть особенно если она вязкая и стакан с этими пузырьками поставить на стол, то он неделю будет стоять, и пузырьки от туда не уйдут.

субтитр: –ИСКАНДЕР АХАТОВ, ДИРЕКТОР ЦЕНТРА МИКРО И НАНОМАСШТАБНОЙ ДИНАМИКИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ , ПРОФЕССОР МЕХАНИКИ ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА СЕВЕРНОЙ ДАКОТЫ (NDSU), США

Корр за кадром: Уничтожить пузырьки способен лазер. Луч стреляет по жидкости и дисперсные частицы меняют своё поведение. Процесс занимает доли секунды. Все детали  результат фиксирует высокоскоростная камера фотографируя до 700 тысяч кадров в секунду.

СНХ - Лазер, который испускает луч света, через систему линз, который попадает в экспериментальную ячейку. Мы хотим увидеть кавитационный пузырь, который деформирует водные капли, которые покрыты асфальтеновой оболочкой. С помощью деформации асфальтеновых оболочек мы изучаем их свойства. 

субтитр: - МУЛАЯНОВ АМИР, АСПИРАНТ ПЕРВОГО ГОДА ОБУЧЕНИЯ, ЛАБОРАНТ ИССЛЕДОВАТЕЛЬ

 

Корр. за кадром: Для того чтобы разрушать такие асфальтеновые пузырьки, нужно точно понимать их структуру. Для этого здесь заглядывают в глубины недоступные человеческому глазу. Атомно-силовой микроскоп буквально на ощупь, нанометр за нанометром сканирует поверхность объекта. 

СНХ: - Это Атомно-силовой микроскоп, он позволяет нам исследовать различные материалы, заглянуть на такое увеличение на которое не способны обычные микроскопы. Вот у меня в руках находится сканер этого микроскопа – это самая дорогая часть. И как раз с помощью не и происходит сканирование. Здесь представлено изображение асфальтеновой пленки  на поверхности слюды. Разрешение этого слайда сканирования, 5 на 5 микрон, т. Е. в 10 раз тоньше человеческого волоса. 

субтитр: ЮРИЙ ЗИМУЛА, АСПИРАНТ, СТАЖЕР-ИССЛЕДОВАТЕЛЬ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ ЦЕНТРА МИКРО И НАНОМАСШТАБНОЙ ДИНАМИКИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ БАШГУ

Корр. за кадром: Разрушают эмульсии здесь и с помощью электромагнитного излучения. Для этого прозрачное вещество очень похожее по своим свойствам на нефть подают в специальные микроканалы.  

СНХ - Размер таких капель порядка одного-двух микрон. Проблема разрушения водонефтяных эмульсий в первую очередь связанны с тем, что эти мелкие капли нужно сделать большими. Если мы добьёмся чтобы эти мелкие капли сливались в более крупные их будет существенно легче отделить от нефти, потому что вода тяжелее нефти и крупные капли будут выпадать в осадок, будет происходить такое разделение эмульсии. Электрическое поле  воздействия на эмульсию стимулирует коалисценцию или слиянию капель которое ведет к образованию больших. -  Это результат высокоскоростной съемки, мы будем смотреть в замедленном варианте, мы видим что из мелких капель первоначальной эмульсии образуются достаточно крупные, которые можно легко отделить от нефти.

Корр. за кадром: Микроканалы создают здесь же в специальном помещении. Внимание. Чистая комната здесьдаже воздух подается через специальные фильтры. 

СНХ  -здесь мы производим микрождкостные устройства методом мягкой литографии. С помощью данного микрожидкостного устройства, можно изучать течение жидкости в микроканале. И область приложения это медицина, допустим течение крови в капиллярах, или это может быть нефтяная промышленность, допустим течение нефти в нефтяном пласте. 

субтитр: - МАРАТ МАВЛЕТОВ, НУЧНЫЙ СОТРУДНИК ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ, КАНДИДАТ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ НАУК

Корр. за кадром: Эти технологии в перспективе, могут еще и повысить нефтеотдачу месторождений. 

СНХ  мы боремся не за 1 процент конечно, а за то чтобы понять каким образом мы можем извлекать больше нефти, если мы достигнем этого понимания может быть это будет не 1 процент а пять или десять.  Макро эффекты,  которые вы видите нефтяной пласт или нефтедобыча, происходят на масштабах километровых, но на самом деле, многие вещи определяются именно в нано-масштабах, капиллярными эффектами, поверхностными эффектами, как капельки текут в микрокапиллярах. И потом уже понимая зависимости на микроуровне, мы в принципе можем говорить о том, используя модели, как должна себя вести большая система.

субтитр: – НАИЛЬ ГУМЕРОВ, НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ, ПРОФЕССОР ИНСТИТУТА ПЕРЕДОВЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ (UMIACS), МЭРИЛЕНДСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, США

 

Корр. за кадром. Другое применение этих технологий- биомедицина. Доставка лекарств с помощью ультразвука и хирургия.

СНХ   Это наше дополнительное приложение, которое наша наука может сейчас делать. Мы это делаем, понимая, что время придет для этих приложений

субтитр: –ИСКАНДЕР АХАТОВ, ДИРЕКТОР ЦЕНТРА МИКРО И НАНОМАСШТАБНОЙ ДИНАМИКИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ , ПРОФЕССОР МЕХАНИКИ ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА СЕВЕРНОЙ ДАКОТЫ (NDSU), США

СНХ  Но для этого нужно понимание, этих процессов, потому что если вы просто приложите ультразвук, это не значит что вы человека вылечите. Но вначале нужна идея из которой это все будет исходить.

субтитр: – НАИЛЬ ГУМЕРОВ, НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ, ПРОФЕССОР ИНСТИТУТА ПЕРЕДОВЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ (UMIACS), МЭРИЛЕНДСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, США

 

Корр. за кадром: Всего три лаборатории. Эксперементальная, здесь проводят опыты,  компьютерного моделирования – где создают математические модели процессов и  концептуально теоретическая, здесь интегрирует расчеты и опыты. 

Важно, чтобы наши расчеты совпали с экспериментальными данными, что мы моделируем не просто какой то непонятный объект, а какой то реальный объект. 

СНХ  - В этих масштабах очень трудно делать эксперименты, т. е. их можно делать но они дорогостоящие, очень дорогая аппаратура, сделать один или два эксперимента это существенные затраты, если сделать адекватную модель, то с помощью компьютерного моделирования, можно сделать эксперименты дешевле, можно сделать руководство, какая область параметров наиболее интересна, какие эффекты можно ожидать. 

субтитр: – НАИЛЬ ГУМЕРОВ, НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ, ПРОФЕССОР ИНСТИТУТА ПЕРЕДОВЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ (UMIACS), МЭРИЛЕНДСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, США

 

 

СНХ  - Есть стандартные в индустрии методы, которые не делают полную очистку, то что делаем мы позволяет довести эту очистку до абсолютной. И теперь задача, чтобы изучить параметрически это явление, какие частоты нужно сделать, какие амплитуды воздействия, при каких вязкостях жидкости нужны такие параметры, при каких другие,  оптимальные такие режимы находить. Стоимость этой обработки должна быть тоже конкурентно способной. Для того чтобы это не приводило к существенному удорожанию нефти.

субтитр: –ИСКАНДЕР АХАТОВ, ДИРЕКТОР ЦЕНТРА МИКРО И НАНОМАСШТАБНОЙ ДИНАМИКИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ , ПРОФЕССОР МЕХАНИКИ ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА СЕВЕРНОЙ ДАКОТЫ (NDSU), США

Корр. за кадром:Все это стало возможным благодаря Российской программемегагрантов.150 миллионов рублей на три года. Все для того чтобы привлечь ведущих  ученых, наших соотечественников, обратно в Россию. Благодаря этому здесь в БГУ, со студентами и аспирантами работают специалисты мирового уровня. Но даже после завершения мегагрантаработа здесь не прекратится. 

СНХ – Последние два года я работал по приглашению Сколклвского института науки и технологии, по созданию новогоproposals, по созданию центра нефти и газа при Сколтехе. Мы уже начали работу, это крупномасштабная программа. Существенно масштабнее чем то, что я создавал в Уфе, но уфимский центр является частью этого центра в Сколтехе тоже. 

субтитр: –ИСКАНДЕР АХАТОВ, ДИРЕКТОР ЦЕНТРА МИКРО И НАНОМАСШТАБНОЙ ДИНАМИКИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ, ПРОФЕССОР МЕХАНИКИ ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА СЕВЕРНОЙ ДАКОТЫ (NDSU), США

Корр. за кадром: Технология разрушения асфальтеновых микроструктур это новый шаг к более экоЛогичной и энергоемкой Добычи и переработки, тяжелых нефтей, а так же утилизации отходов.

видео здесь: https://www.youtube.com/watch?v=xoYHpJ5sksA&index=1&list=UU5ipUS849RNn7qrJxsy00Nw