Μαγνητικό Ιξωδόμετρο
Εμπνεόμενοι από το πείραμα μέτρησης ιξώδους των προπτυχιακών εργαστηρίων μηχανικής, και σε συνδυασμό με την τεχνογνωσία μαγνητικών μετρήσεων, οι (νυν πτυχιούχοι) προπτυχιακοί φοιτητές του Τμήματος Φυσικής, Χριστόφορος Πατραμάνης-Θαλασσινάκης και Παναγιώτης Καράβελας, μαζί με τον επιβλέποντα του εργαστηρίου Κβαντικής Φυσικής και Κβαντικής Βιολογίας, Ιωάννη Κομίνη, ανέπτυξαν ένα νέο ιξωδόμετρο με πολύ καλές προοπτικές για εμπορική αξιοποίηση.
H αγορά ιξωδομέτρων είναι της τάξης του μισού δις. ευρώ, καθώς τέτοια όργανα χρησιμοποιούνται από πολλές βιομηχανίες, όπως ελαίων/πετρελαιοειδών, καλλυντικών, χρωμάτων, και βιοτεχνολογίας. Στα ιξωδόμετρα του τύπου που χρησιμοποιείται στα προπτυχιακά εργαστήρια, και που υφίστανται και ως προϊόν στην αγορά, μία μεταλλική σφαίρα αφήνεται από την ηρεμία να πέσει μέσα στο προς μέτρηση υγρό υπό την επίδραση της βαρύτητας, της άνωσης και της τριβής. Η τελευταία εξαρτάται από το ιξώδες. Μετρώντας την οριακή ταχύτητα της σφαίρας κατά την ισορροπία των τριών δυνάμεων, προκύπτει το ιξώδες.
Στο νέο ιξωδόμετρο η μεταλλική σφαίρα αντικαθίσταται από μαγνητική σφαίρα, και αντί για τη μέτρηση της οριακής ταχύτητας με χρήση χάρακα και χρονόμετρου, δύο μαγνητόμετρα καταγράφουν το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο που παράγει η μαγνητική σφαίρα κατά την πτώσης της στα σημεία που βρίσκονται τα μαγνητόμετρα. Προσαρμόζοντας τη θεωρία στα πειραματικά δεδομένα προκύπτει το ιξώδες, στην παρούσα φάση με ακρίβεια 3%.
Το πρώτο πλεονέκτημα της μεθόδου είναι ότι προσφέρει μία σειρά από μετρήσεις καθ’ όλη τη διάρκεια της πτώσης (και άρα δε χρειάζεται η σφαίρα να φτάσει στην οριακή ταχύτητα). Επειδή υπάρχουν πολλά πειραματικά σημεία, σε αντίθεση με ένα μόνο αριθμό (την οριακή ταχύτητα), γίνεται ακριβής η εξαγωγή του ιξώδους από τα δεδομένα. Η συνέπεια είναι ότι απαιτείται πολύ μικρός όγκος υγρού, στην παρούσα υλοποίηση 15 mL, με σχεδιασμό να φτάσει το 1 mL.
Το δεύτερο πλεονέκτημα που σχετίζεται με ενδεχόμενη εμπορική αξιοποίηση είναι ότι το ιξωδόμετρο αυτό είναι πολύ οικονομικό, με κόστος υλικών μικρότερο από 200 ευρώ. Έρχεται έτσι να καλύψει ένα κενό που υπάρχει στην αγορά στην περιοχή τιμών μεταξύ 500 ευρώ και 3500 ευρώ, παρέχοντας πολύ ικανοποιητικά χαρακτηριστικά.
Το σχετικό επιστημονικό άρθρο δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Journal of Applied Physics, και επιλέχθηκε από τους εκδότες ως «προβεβλημένο» άρθρο, μεταξύ των οποίων «προβεβλημένων» άρθρων κατόπιν επιλέχτηκε να παρουσιαστεί στο εξώφυλλο του περιοδικού. Παράλληλα παρουσιάστηκε και στην εκλαϊκευμένη έκδοση Kudos Publishing Showcase of American Institute of Physics.
Η σχετική έρευνα συγχρηματοδοτήθηκε από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης (ΕΤΠΑ) και από εθνικούς πόρους στα πλαίσια υλοποίησης του επιχειρησιακού προγράμματος ΚΡΗΤΗ 2020-2024 με τίτλο «Συμπράξεις Επιχειρήσεων με Οργανισμούς Έρευνας και Διάδοσης Γνώσεων σε τομείς της RIS3Crete», στο έργο με τίτλο «Ανάλυση αστικής δυναμικής μέσω της καταγραφής μαγνητικού περιβάλλοντος πόλης» και κωδικό πράξης ΚPHP1-002906.
Επιστημονική Δημοσίευση: Journal of Applied Physics 134, 164701 (2023)
Εκλαϊκευμένη Παρουσίαση: AIP Publishing Showcase
