В работе было проведено моделирование течения газовой смеси в турбомолекулярном вакуумном насосе, которое впервые показало наличие эффекта разделения компонентов.

Также ученые провели параметрический анализ эффективности работы устройства в качестве газоразделителя и показали возможность снижения скорости вращения лопастей на 1–2 порядка за счет увеличения количества турбинных ступеней в устройстве. Кроме того, было выявлено, что, в отличие от классической области применения турбомолекулярных насосов — создания высокого вакуума, — для эффективного газоразделения не требуются низкие (форвакуумные) значения давления в системе. 

«Данные результаты особенно интересны тем, что открывают потенциальную возможность применения хорошо известных устройств — турбомолекулярных насосов, и их аналогов, к совершенно другой области — разделению и очистке газовых смесей. Также полученные результаты показывают, что устройства для газоразделения потенциально могут быть изготовлены по технологиям, радикально отличающимся от тех, что используются при производстве классических турбомолекулярных насосов, в частности с применением технологии 3D-печати. Это позволит на порядки сократить стоимость и время производства таких газоразделительных устройств по сравнению с классическими турбомолекулярными насосами», — поделился автор работы, старший научный сотрудник лаборатории наномеханики Василий Косьянчук.

Полученные результаты открывают возможность создания принципиально нового класса газоразделительных устройств, которые могут заменить центрифуги в производстве некоторых чистых газов и помочь значительно ускорить и удешевить технологию производства.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 23-71-10057. Результаты исследования опубликованы в двух работах в зарубежном журнале International Communications In Heat And Mass Transfer (Q1) 10.1016/j.icheatmasstransfer.2025.109719, 10.1016/j.icheatmasstransfer.2024.108022