Отправить статью по E-mail 
Использование клеточно-автоматного подхода для создания цифровых двойников иерархических пористых структур
- Авторы: Лебедев И.В.1, Гашенко В.И.1, Федотова О.В.1, Абрамов А.А.1, Цыганков П.Ю.1, Меньшутина Н.В.1
-
Учреждения:
- Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
- Выпуск: Том 59, № 2 (2025)
- Страницы: 47-57
- Раздел: Статьи
- Статья опубликована: 04.09.2025
- URL: https://rjmseer.com/0040-3571/article/view/689786
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0040357125020049
- EDN: https://elibrary.ru/ndcdxf
- ID: 689786
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
В статье предложена мультимасштабная модель на основе клеточно-автоматного подхода для создания цифровых двойников пористых иерархических структур аэрогелей на основе альгината натрия. Предлагаемая модель использует клеточно-автоматный подход для генерации структур на мезо- и макроуровнях с их последующим объединением в единую цифровую мультимасштабную структуру, которая содержит как мезо-, так и макропоры. Экспериментально исследованы образцы аэрогелей на основе альгината натрия. Проведены вычислительные эксперименты по генерации цифровых структур, соответствующих полученным экспериментальным образцам. Дано сравнение структурных характеристик цифровых и экспериментальных образцов, на основе которых были сделаны выводы о корректной работе модели. Полученные цифровые мультимасштабные структуры могут быть использованы в дальнейшем для прогнозирования свойств иерархических структур, что позволит частично заменить натурные эксперименты вычислительными и, следовательно, снизить затраты при разработке новых материалов с заданными свойствами.
Полный текст
Об авторах
И. В. Лебедев
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: chemcom@muctr.ru
Россия, Москва
В. И. Гашенко
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: chemcom@muctr.ru
Россия, Москва
О. В. Федотова
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: chemcom@muctr.ru
Россия, Москва
А. А. Абрамов
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: chemcom@muctr.ru
Россия, Москва
П. Ю. Цыганков
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: chemcom@muctr.ru
Россия, Москва
Н. В. Меньшутина
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Автор, ответственный за переписку.
Email: chemcom@muctr.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Меньшутина Н.В., Ловская Д.Д., Лебедев А.Е., Лебедев Е.А. Процессы получения частиц аэрогелей на основе альгината натрия с использованием сверхкритической сушки в аппаратах различного объема // Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика. 2017. Т. 12. № 2. C. 35.
- Smirnova I., Gurikov P. Aerogel production: Current status, research directions, and future opportunities: 30th Year Anniversary Issue of the Journal of Supercritical Fluids // The Journal of Supercritical Fluids. 2018. Т. 134. C. 228.
- Stergar J., Maver U. Review of aerogel-based materials in biomedical applications // Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2016. V. 77. № 3. P. 738.
- García-González C.A., Alnaief M., Smirnova I. Polysaccharide-based aerogels—Promising biodegradable carriers for drug delivery systems // Carbohydrate Polymers. 2011. Т. 86. № 4. C. 1425.
- García-González C.A., Sosnik A., Kalmár J., De Marco I., Erkey C., Concheiro A., Alvarez-Lorenzo C. Aerogels in drug delivery: From design to application // Journal of Controlled Release. 2021. Т. 332. C. 40.
- Menshutina N., Majouga A., Uvarova A., Lovskaya D., Tsygankov P., Mochalova M., Abramova O., Ushakova V., Morozova A., Silantyev A. Chitosan Aerogel Particles as Nasal Drug Delivery Systems // Gels. 2022. V. 8. № 12. P. 796.
- Smirnova I., Suttiruengwong S., Arlt W. Feasibility study of hydrophilic and hydrophobic silica aerogels as drug delivery systems: Aerogels 7. Proceedings of the 7th International Symposium on Aerogels // Journal of Non-Crystalline Solids. 2004. Т. 350. C. 54.
- Toward Predictive Multiscale Modeling of Vascular Tumor Growth | Archives of Computational Methods in Engineering. https://link.springer.com/article/10.1007/s11831-015-9156-x
- Menshutina N.V., Kolnoochenko A.V., Lebedev E.A. Cellular Automata in Chemistry and Chemical Engineering // Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. 2020. Т. 11. № 1. C. 87.
- Лебедев И.В. и др. Цифровые двойники пористых структур аэрогелей с использованием клеточно-автоматного подхода и кривых Безье // Теоретические основы химической технологии. 2023. Т. 57. № 4. С. 412.
- Gerke K.M., Karsanina M.V., Mallants D. Universal stochastic multiscale image fusion: an example application for shale rock // Scientific reports. 2015. Т. 5. № 1. С. 15880.
Дополнительные файлы
