Химики создали дешёвую «умную мешалку»

Химики создали дешёвую «умную мешалку»

Учёные из Великобритании создали многофункциональную магнитную мешалку. Устройство за счëт датчиков позволяет в реальном времени фиксировать изменения температуры, цвета и электропроводности раствора в процессе химических реакций. Статья об изобретении опубликована в ACS Sensors.

Многие химические реакции требуют тщательного контроля за условиями их проведения. Этот контроль подразумевает использование различного специализированного оборудования. Например, чтобы банально следить за изменением температуры, нужно помещать в исследуемую среду термометр. А значит, для этого термометра должно быть соответствующее место. Когда таких приборов несколько — даже рядовой химический синтез может превратиться в нетривиальную инженерную задачу по комбинированию приборов и укладке проводов.

Исследователи из Британии предложили дешёвое устройство, позволяющее решить эту проблему — «умную мешалку» («Smart Stirrer»). Устройство представляет собой небольшой микрокомпьютер со множеством полезных датчиков. Он помещается в пластиковый корпус и используется вместо якоря обыкновенной магнитной мешалки. Однако, в отличие от привычного якоря «умный» умеет получать полезную информацию с датчиков и передавать её на компьютер по Bluetooth.

На борту «умной мешалки» расположены термистор (для измерения температуры), датчик освещённости, блок инерциальных датчиков (акселерометр, гироскоп, магнетометр) и медные электроды для измерения электропроводности раствора. Архитектура устройства модульная, поэтому его можно легко модифицировать под собственные нужды — исходный код проекта также открыт.

Авторы работы продемонстрировали несколько примеров практического применения разработанного устройства. Исследователи использовали «умную мешалку» в процессе кислотно-основного титрования с индикатором. Изменение окраски раствора в точке эквивалентности отлично зафиксировал датчик освещенности (RGB-фотосенсором). Этот же датчик хорошо себя проявил и при проведении реакции Белоусова-Жаботинского — колебательной реакции, сопровождающейся периодическим изменением цвета раствора. Сравнение данных, полученных с датчика и данных видеофиксации процесса показало отсутствие существенных задержек. Другими словами, устройство можно использовать для изучения процессов в реальном времени.

Ещё одно применение «умному» устройству — измерение вязкости раствора. Инерциальные датчики устройства позволяют получить данные об угловом ускорении якоря. Это ускорение зависит от вязкости среды. Раскрутив мешалку до постоянной скорости и резко сняв её с магнитной основы, можно вычислить вязкость раствора по тому, насколько быстро якорь перестаёт вращаться вне магнитного поля.

Главными достоинствами устройства являются дешевизна, многофункциональность, модульность и открытость платформы. Развитие и внедрение подобных технологий может существенно упростить контроль за лабораторными и промышленными химическими процессами.

Автор: Максим Мазурин
Редактор: Анастасия Воротникова

Понравился наш материал? Подписывайся на «Популярный университет» в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: