油回収用多孔質媒体における細孔スケール イベント プロセスを特徴づけるためのマイクロ流体デバイス
Summary
この手順の目的は、簡単かつ迅速にカスタマイズ可能なジオメトリとオイルの回復研究有機液体による膨潤抵抗マイクロ流体デバイスを生成することです。ポリジメチルシロキサン金型で最初に生成されたあり、エポキシ ベースのデバイスをキャストするために使用します。代表的な変位の研究が報告されます。
Abstract
マイクロ流体デバイスは、微視的なスケールでの輸送過程を研究するための多彩なツールです。需要は、伝統的なポリジメチルシロキサン (PDMS) デバイスとは異なり、耐性低分子量オイル コンポーネントをマイクロ流体デバイスに存在します。ここでは、このプロパティを持つデバイスを作るための安易な方法を示す、このプロトコルの製品を使用して、回復する泡の原油によって細孔スケール メカニズムを検査するため。最初、コンピューター支援設計 (CAD) ソフトウェアを使用して、高解像度のプリンターで透明に印刷にも、パターンが設計されています。このパターンは、フォトレジストに露光プロシージャ経由で転送されます。PDMS はパターンにキャスト、オーブンで硬化、金型を取得する削除します。(OA)、光学接着剤として一般的に使用されるチオール-エン架橋ポリマーは鋳型に注がれてし、UV 光の下で硬化します。PDMS 金型、光学接着剤キャストから剥離します。ガラス基板を準備し、デバイスの 2 つの半分を接着しています。光学接着剤ベースのデバイスは、従来の PDMS マイクロ流路デバイスよりも堅牢。エポキシ構造は多くの有機溶剤による膨潤光有機液体を含む実験の新たな可能性を開きにくい。さらに、これらのデバイスの表面濡れ性動作は PDMS よりも安定です。光学接着剤マイクロ流体デバイスの構築は簡単です、まだ PDMS ベースのデバイスの作成よりも増分より多くの努力が必要です。また、光学接着剤デバイスが有機液体で安定しているが、久しぶりに付着強度の低下を示すことができる彼ら。多孔質媒体の 2 D micromodels として機能するジオメトリに光学接着剤マイクロ流体デバイスが可能です。これらのデバイスは、高められたオイルの回復と帯水層修復に関与する細孔スケール メカニズムの私達の理解を改善するために石油の変位の研究に適用されます。
Introduction
このメソッドの目的は、視覚化し、多段階・多成分流体相互作用および多孔質媒体内の複雑な細孔スケールのダイナミクスを分析することです。流動と多孔質媒体における輸送されている関心の長年にわたり、これらのシステムは、油回収、帯水層の修復、油圧破砕1,2,などのいくつかの地下深部には適用3,4,5します。 micromodels を使用すると、これらの複雑な細孔構造を模倣する、ユニークな洞察力は異なる流体相とメディア6,7,8 の細孔レベル動的イベントの可視化によって得られます。、9,10,11。
従来の石英系 micromodels の作製は高価、時間のかかる作業、挑戦、まだ比較的安価な高速、かつ簡単な代替の12,13、光学接着剤から micromodels を構築提供しています 14,15。光学接着剤他のポリマー系の micromodels と比べるより安定した表面の濡れ特性を発揮します。たとえば、ポリジメチルシロキサン (PDMS) ペーパー クラフト表面すぐになる疎水性典型的な変位実験16のコースの中に。さらに、光学接着剤は 325 MPa13,17,18に対し、PDMS のヤングは 2.5 MPa です。したがって、光学接着剤は圧力誘起変形およびチャネルの障害になりやすいです。重要なは、硬化光学接着剤は、原油と実施18光の溶剤を含む実験できる大いにより低分子量有機成分による膨潤抵抗力です。全体的にみて、光学粘着石英系 micromodels が非常に複雑なまたは高価な高温・高圧の研究は必須ではありません、原油を含む変位研究 PDMS を代替する優れたものです。
この文書で説明されているプロトコルは光学接着剤 micromodels の作製手順を追って説明し、液体の少量の操作の成功を保障する微妙なトリックを報告します。デザインとソフト ・ リソグラフィーと光学接着ベース micromodels の作製は最初に説明しました。その後、質量流量コント ローラーではない一般超低流量流体変位戦略が与えられます。次に、代表的な実験結果は、例として与えられます。この実験を明らかに泡の不安定化と伝ぱ挙動原油と異種多孔性媒質が存在。最後に、典型的な画像処理とデータ解析を行った。
メソッド記載の混相流および限られたマイクロ空間の相互作用を含む可視化アプリケーションに適したです。具体的には、このメソッドはマイクロ機能解像度 5 より大きい特性の最適化され未満 700 μ m 標準的なフロー率が 0.1 を 1 mL/h 程度。原油や周囲条件下でこれらの最適化されたパラメーターの順序水溶液または気体流体光溶剤変位の研究でこのプロトコルは適切なはずです。
Protocol
Representative Results
Discussion
光学接着剤 micromodels オイル回復過程を研究するためこのプロトコル非高分子 micromodels-ガラスやシリコン-PDMS マイクロ流体デバイスの簡易作製などの堅牢性のバランスを。ガラスや光学接着剤の micromodels とは異なり PDMS デバイス光有機種への抵抗がないです。PDMS micromodels はまた多くの実験に最適なこれらのデバイスの表面が不安定な濡れ性、ポリマー マトリックスは19の?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我々 は多孔質 (ヒューストン、テキサス州、アメリカ合衆国) 内のプロセスに対する米大学コンソーシアムから金融サポートを認めます。
Materials
| 3 mL Leur-Lok Syringe | Fischer Scientific | 14-823-435 | |
| 10 mL Glass Syringe | Fischer Scientific | 1482698G | |
| Photomask | CAD/Art Services | ||
| Silicon Wafer | University Wafer | 452 | |
| Propylene-Glycol-Methyl-Ether-Acetate | Sigma Aldrich | 484431-4L | |
| 150 mm Glass Petri Dish | Carolina Biological Supply | #721134 | |
| 60 mm Plastic Petri Dish | Carolina Biological Supply | #741246 | |
| Mask Aligner | EV Group | EVG 620 | |
| 1 mm Biopsy Punch | Miltex, Plainsboro, NJ | 69031-01 | |
| Industrial Dispensing Tip | CML Supply | Gauge 23 | |
| Inverted Microscope | Olympus | IX-71 | |
| Plasma System | Harrick Plasma | PDC-32G | Plasma cleaner |
| Polydimehtylsiloxane (PDMS) | Dow Corning, Midland, MI | SYLGARD 184 | |
| Norland Optical Adhesive 81 (NOA81) or (OA) | Norland Products Inc. | 8116 | Optical adhesive |
| Quick-Set Epoxy | Fisher Scientific | 4001 | |
| Glass Slides | Globe Scientic Inc. | 1321 | |
| SU-8 2015 Photoresist | MicroChem | SU-8 2015 | Photo resist |
| Syringe Pump | Harvard Apparatus | Fusion 400 | |
| Glass Capillary Tubing | SGE Analytical Science | 1154710C | |
| High-Speed Camera | Vision Research | V 4.3 | |
| Polyethylene Tubing | Scientific Commodities Inc. | #BB31695-PE/3 |
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