Dispositivi microfluidici per la caratterizzazione di processi di evento di poro-scala in mezzi porosi per le applicazioni di recupero olio

Summary

L'obiettivo di questa procedura è facilmente e velocemente produrre un dispositivo microfluidico con geometria personalizzabile e resistenza al rigonfiamento di fluidi organici per gli studi di recupero olio. Uno stampo di polidimetilsilossano è generato in primo luogo e quindi usato per lanciare il dispositivo base epossidica. Uno studio rappresentativo cilindrata è segnalato.

Abstract

Dispositivi microfluidici sono strumenti versatili per lo studio dei processi di trasporto a scala microscopica. Esiste una domanda per dispositivi microfluidici che i componenti sono resistenti a basso peso molecolare dell'olio, a differenza dei dispositivi tradizionali polidimetilsilossano (PDMS). Qui, dimostriamo un facile metodo per rendere un dispositivo con questa proprietà, e usiamo il prodotto di questo protocollo per esaminare i meccanismi di poro-scala da cui schiuma recupera greggio. Un modello in primo luogo è stato progettato utilizzando software di progettazione assistita da elaboratore (CAD) e stampato su una trasparenza con una stampante ad alta risoluzione. Questo modello viene poi trasferito a un photoresist tramite una procedura di litografia. PDMS è avviare il pattern, curata in un forno e rimosso per ottenere uno stampo. Un polimero di reticolazione del tiolo-ene, comunemente usato come adesivo ottico (OA), è poi versato sulla muffa e curato sotto luce UV. Lo stampo PDMS è sbucciato lontano il cast adesivo ottico. Un substrato di vetro viene quindi preparato, e le due metà del dispositivo sono legate insieme. Dispositivi ottici basati su adesivo sono più robusti rispetto a tradizionali dispositivi microfluidici PDMS. La struttura di resina epossidica è resistente al rigonfiamento di molti solventi organici, che apre nuove possibilità per gli esperimenti che coinvolgono liquidi organici leggeri. Inoltre, il comportamento di bagnabilità superficiale di questi dispositivi è più stabile di quella di PDMS. La costruzione di dispositivi microfluidici adesivo ottico è semplice, richiede ancora in modo incrementale più sforzo che la realizzazione di dispositivi basati su PDMS. Inoltre, anche se dispositivi ottici adesivi sono stabili in liquidi organici, essi possono esibire ridotta forza di legame dopo un lungo periodo. Dispositivi microfluidici adesivo ottico possono essere fatto in geometrie che fungono da 2-D micromodels per mezzi porosi. Questi dispositivi vengono applicati nello studio dello spostamento di olio per migliorare la nostra comprensione dei meccanismi coinvolti nella bonifica di recupero e acquifero di petrolio poro-scala.

Introduction

Lo scopo di questo metodo è quello di visualizzare e analizzare le interazioni fluide multifase, multi-componente e le dinamiche complesse poro-scala in mezzi porosi. Fluido di flusso e trasporto in mezzi porosi sono stati di interesse per molti anni perché questi sistemi sono applicabili ai diversi processi sottosuolo come recupero olio, bonifica dell'acquifero e idraulico Fratturazione^{1,2, 3 , 4 , 5}. utilizzando micromodels di imitare queste complesse strutture di poro, intuizioni uniche sono acquisite vi....

Protocol

Attenzione: Questo protocollo coinvolge la gestione un forno ad alta temperatura, i prodotti chimici tossici e luce UV. Si prega di leggere attentamente tutti i fogli di dati materiali di sicurezza e seguire le linee guida di sicurezza chimica del proprio istituto.

1. dispositivo Design

1. Progettare un photomask in un'applicazione di software CAD.
   1. Disegnare un canale rettangolare che è di 3 cm di lunghezza e 0,5 cm di larghezza (Figura 1b-in alto a destra).
   2. Creare una matrice di forme recintate che rappresentano i grani dei mezzi porosi.
      Nota: Queste forme si riferiscono a come pos....

Results

In questo esperimento di esempio, schiuma acquosa viene utilizzato per spostare petrolio greggio Medio Oriente con (una viscosità di 5,4 cP) e la gravità di API di 40 ° in un mezzi porosi eterogenei con contrasto di permeabilità a strati. Un generatore di schiuma PDMS è collegato a un'ottica micromodel adesivo che in precedenza era completamente saturato con petrolio greggio. Figura 1a spettacoli la progettazione CAD di fotomaschere per il PDMS schiuma genera.......

Discussion

Questo protocollo per lo studio dei processi di recupero olio in ottica micromodels adesivo un equilibrio tra la robustezza del micromodels non polimerici – come il vetro o silicio – e la facile realizzazione di dispositivi microfluidici PDMS. A differenza di micromodels di vetro o adesivo ottico, dispositivi PDMS mancano resistenza alla luce specie organiche. PDMS micromodels, inoltre, non sono ideali per molti esperimenti perché le superfici di questi dispositivi hanno proprietà wetting instabile, e la matrice polimeri.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Siringa Leur-Lok da 3 ml	Fischer Scientific	14-823-435
Siringa in vetro da 10 ml	Fischer Scientific	1482698G
Fotomaschera	CAD/Art Services
Wafer di silicio	Wafer universitario	452
Acetato di propilene-glicole-metil-etere	Sigma Aldrich	484431-4L
Piastra di Petri in vetro da 150 mm	Carolina Biological Supply	#721134
Piastra di Petri in plastica da 60 mm	Carolina Biological Supply	#741246
Allineatore per maschera	EV Group	EVG 620
Punzone per biopsia da 1 mm	Miltex, Plainsboro, NJ	69031-01
punta di erogazione industriale		Gauge 23
Microscopio invertito	Olympus	IX-71
	Harrick Plasma	PDC-32G	Pulitore al plasma
Polidimetilsilossano (PDMS)	Dow Corning, Midland, MI	SYLGARD 184
Norland Optical Adhesive 81 (NOA81) o (OA)	Norland Products Inc.	8116	Adesivo ottico
Quick-Set Epossidico	Fisher Scientific	4001
Vetrini	Globe Scientic Inc.	1321
SU-8 2015 Photoresist	MicroChem	SU-8 2015	Photo resist
Pompa a siringa	Harvard Apparatus Fusion	400
Tubo capillare in vetro	SGE Analytical Science	1154710C
Telecamera ad alta velocità	Vision Research	V 4.3
Tubo in polietilene	Scientific Commodities Inc.	#BB31695-PE/3