Name: 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 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-01-16T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 38 s
Description: 学ぶマイクロ流体デバイスを用いた多孔質媒体における多相流の可視化による石油回収法の設計。この手法は安全かつ低コストでデータを迅速に収集し、大規模貯留層管理に有用な知見を提供する。

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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。

注意: このプロトコルは、高温のオーブン、有害化学物質、紫外線処理を含まれます。すべての化学物質等安全データシートをお読みして、機関の化学物質安全性ガイドラインに従ってください。
1. デバイスの設計
<ol><li>CAD ソフトウェア アプリケーションのフォトマスクを設計します。<ol>
<li>長さ 3 cm、幅 0.5 cm 長方形断面水路を引く (図 1b-右上)。</li>
		<li>多孔質媒体の穀物を表す閉じた図形の配列を作成します。 注: これらの図形と呼びます投稿ソフト ・ リソグラフィー プロセス中に立体構造になるので。形状とポストのサイズは数十ミクロンのオーダーになるし、10 ~ 100 ミクロンの間隔を持ってください。不均一性を作成する複数のポストのサイズを用いることができるし、セクションがメディアの破壊をシミュレートする投稿の裸に残すことができます。</li>
		<li>多孔質媒体のセクションとしてワイド約 3 分の 1 は、入口と出口のチャネルを描画します。ドレンとして機能する入口から生じるチャネルを描画します。</li>
		<li>デザインから 1.0 cm のクリアランスを最小限に抑えて全体のデザイン周りの境界ボックスを描画します。 注: 境界ボックスと、デザインだけでなく、記事の枠線の間の領域は、フォトマスクを透明にします。</li>
	</ol>
</li>
	<li>高解像度の CAD 会社に CAD ファイルを送信印刷 注: オプション: 泡変位実験設計マイクロ泡発生器 (図 1 a)。手順 1、設計の不均一性を省略して、境界ボックスを繰り返します。多孔質媒体設計する前に入口流れ中心の幾何学を推奨します。フロー スペースはフォトマスクに透明なする必要があります。</li>
</ol>2. PDMS 金型製作技術
<ol><li>クリーン ルームにおけるフォトレジスト パターン シリコン ウエハーのマスター型を作成します。<ol>
<li>スピン コート 30 2,000 rpm で新しいシリコンウェーハ上にフォトレジスト層 20 μ m s。</li>
		<li>ソフト 2 つ単位でのホット プレート上のウェハを焼く: 95 ° C、3 分続く 1 分の 65 ° C。</li>
		<li>150 mJ/cm2の一定量を使用して CAD 設計でのフォトレジストをパターン化するのにマスク ・ アライナを使用します。</li>
		<li>2 つの単位でのホット プレートで露光後ベークを実行: 1 分の 65 ° C に続いて 95 ° C、3 分 5 分間冷却するウェーハを許可します。</li>
		<li>プロピレン ・ グリコール-メチル-エーテル - 酢酸ガラス結晶皿 100 mL でウェハを浸します。フォトレジスト パターンを開発する 10 分間手で振ちましょう。イソプロパノールですすぎし、乾燥した空気の流れの下でウェハを乾燥します。</li>
		<li>ハード 2 つ単位でのホット プレート上のウェハを焼く: 120 ° C、5 分後 150 の ° C で 10 分間許可する 15 分間冷却するウェーハ。</li>
	</ol>
</li>
	<li>シリコンのウエハ マスター型に投影される PDMS<ol>
<li>合計、PDMS エラストマーとほこり無料使い捨て容器内 5:1 の比率で硬化剤 30 g を混ぜます。</li>
		<li>30 分間真空デシケータの PDMS をドガします。</li>
		<li>150 mm のガラス シャーレにフォトレジスト パターン シリコン ウエハーのマスター型に PDMS を注ぐ。</li>
		<li>ウェハと 1 h の 80 ° C オーブンで PDMS を含むペトリ皿を配置します。</li>
		<li>ペトリ皿をオーブンから取り出し、部屋の温度に到達するコンテンツします。 注: 手順はこの時点で一時停止可能性があります。</li>
	</ol>
</li>
	<li>PDMS 金型光学接着剤へのパターン転写のための準備します。<ol>
<li>慎重に、メスを PDMS 鋳型とウェハから金型の皮をむきます。</li>
		<li>きれい、明確な粘着テープを使用して、PDMS 金型を保護します。 注: 手順はこの時点で一時停止可能性があります。</li>
		<li>PDMS カビ、ほこり無料 60 mm プラスチック シャーレの底に、パターン側に配置します。10 許可プラスチックに固執する PDMS の s。</li>
		<li>3.1.1 のステップまで透明なプラスチック テープと PDMS 表面を保護します。 注: オプション: 泡ジェネレーターをするためには、2.1 の手順を繰り返します。2.3.2 を通じて。泡発生器設計。</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 光接着デバイスの作製
<ol><li>PDMS 金型上に光学接着をキャストします。<ol>
<li>PDMS のパターンの面からテープを削除し、150 mm PDMS 金型の上面上約 0.9 cm の深さにシャーレに光学接着剤を注ぐ。綿棒の任意のタイプの任意の気泡を慎重に取り外します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>3.2.1 - PSD UV システムで 3.2.5 の手順で説明したように 40 分の合計のための紫外線の下で光学接着剤を治します。 注意: は、紫外光を操作するときに適切な保護具を着用します。<ol>
<li>UV ライトにペトリ皿を公開 (254 nm) 5 分。</li>
		<li>その下は今直面している紫外光源にペトリ皿を反転し、5 分間紫外線に下側を公開します。</li>
		<li>ペトリ皿を反転、直立の位置に戻し、5 分間紫外線に上面を再公開します。</li>
		<li>もう一度、逆さまペトリ皿を反転し、10 分間紫外線に下側を再公開します。</li>
		<li>直立の位置にペトリ皿を反転し、15 分間紫外線に上面を再公開します。 メモ: 3.2.1 3.2.5 を介しての手順で硬化のプロシージャのみ適用されます指定した PSD UV 装置を使用する場合 (材料表)。光学接着剤層の厚さおよび使用される特定のランプによって硬化時間が異なります。</li>
	</ol>
</li>
	<li>PDMS 金型から硬化光学接着剤を削除します。<ol>
<li>シャーレ型から光学接着剤を慎重に分割するのにカッターを使用します。 注意: ボックス カッター刃は非常に鋭い、肉を簡単にカットすることができます。壊れたペトリ皿のシャープなエッジを取り扱うときは注意してください。</li>
		<li>はさみの頑丈なペアを使用して、デザインのエッジから余分な光学接着剤を削除します。</li>
		<li>ゆっくりと PDMS 金型光学接着剤パックから離れて皮をむきます。光学接着面と明確なテープと PDMS 表面のパターンの部分を保護します。</li>
		<li>1.0 mm 生検パンチを使用し、入口、出口、ドレインの穴。明確なテープでパターンの光学接着剤を保護します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>基板を準備します。<ol>
<li>新しいガラス スライド、スピン コートの 2 つの手順では、スライド上に光学接着剤 1 mL を分注: 500 rpm、5 s、4,000 rpm 20 s。</li>
		<li>UV 光治療に基板をすばやく転送し、30 の紫外線の下で薄い光学接着剤層を部分的に治す s。</li>
	</ol>
</li>
	<li>基板にキャスト光学接着剤を付着します。<ol>
<li>光学接着キャスト、パターン面を上、基板、O2プラズマ クリーナー、コーティング-側を配置します。20 の表面をきれいにプラズマ 540 mtorr s。</li>
		<li>しっかりとすべての不要な空気のポケットが最小化または削除まで 2 扱われた表面を一緒に押します。</li>
		<li>20 分間紫外線の下でデバイスを完全に治します。 注意: 紫外線の保護眼鏡、白衣、手袋など適切な保護を着用します。</li>
		<li>18 h は 50 ° C のホット プレートにデバイスを配置します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>0.58 mm ID 低密度ポリエチレン管 (PE/3) のそれぞれのデバイスのポートの 6 インチ長いセグメントを挿入します。</li>
	<li>管を保護するのに 5 分のクイック セット エポキシ樹脂を使用します。 注: オプション: 泡ジェネレーターを完了する手順 3.5.1、3.5.2、3.6、3.7 を繰り返します。泡発生器 PDMS を使用してキャスト、新しいガラス スライド、光学接着剤キャストと準備された基板ではなくそれぞれ。</li>
</ol>4. オイル変位実験
<ol><li>高速カメラを搭載した倒立顕微鏡のイメージを作成するマイクロ流体デバイスを準備します。テープを使用した顕微鏡ステージにデバイスを固定します。(Aoi) の領域に焦点を当てる 4 × 対物を使用します。</li>
	<li>注射液を準備します。 注: 三相システムの染料ははっきりした色のコントラストは、画像解析にリプレースする流体に追加する必要があります。<ol>
<li>負荷 3 mL の原油か、23 装備 10 mL のガラス製の注射器にモデル油サンプル ゲージ工業用ディスペンサー チップです。シリンジ ポンプ ホルダーにシリンジを確保し、シリンジ ポンプの設定に適切な直径の値を設定します。</li>
		<li>負荷、23 装備 3 mL プラスチック注射器にリプレースする液 1 mL はゲージ工業用ディスペンサー チップです。シリンジ ポンプ ホルダーにシリンジを確保し、シリンジ ポンプの設定に適切な直径の値を設定します。 注: オプション: 泡の生成実験のため N2ガスのタンクに 10 m 長い 25 μ m 径ガラス キャピラリー チューブを接続し、較正曲線から得られるガス流量の目的の値にガス圧を設定します。平衡にガスの流れの 10 分を許可します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>オイルでは光学接着モデル ポーラス メディア デバイスが飽和します。<ol>
<li>PE/3 管に針の先端を挿入して、デバイスの入口にリプレースする流体を接続します。 注: オプション: 変位の位相としてフォームを使用すると、泡発生器の入口にリプレースする流体シリンジを接続します。23 ゲージの工業用ディスペンサー チップにキャピラリー チューブを挿入し、クイック セット エポキシ樹脂、環状のシールによって泡発生器の 2 番目の入口ポートにガス管を接続します。泡発生器のコンセントは、23 ゲージ コネクタを使用して光接着装置のインレットに接続されます。</li>
		<li>PE/3 管に針の先端を挿入して、デバイスの入口に油で満たされた注射器を接続します。</li>
		<li>その二つの流体流れ排水口 0.8 mL/h の入口ポートに同時にリプレースする流体を流れる中 2 mL/h で光学接着装置の出口にオイルを流れるを開始します。リプレースする流体は、多孔質媒体を入力しないでください。20 mL バイアルで排水を収集します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>十分に速く目的の現象をキャプチャするフレーム レートでポーラス メディア デバイスに葵を撮影を開始します。典型的なフレーム レートは 50 fps です。100% 油飽和領域の静止画像をキャプチャします。</li>
	<li>迅速かつ同時に 5 cm バインダー クランプとドレイン チューブを固定しながらはさみを使用して油で流れる PE/3 チューブをカットします。</li>
	<li>石油の変位定常状態に達するか、メモリが不足するとカメラまでデバイスを侵略する変位流体を許可します。</li>
</ol>5. イメージ ・ データ解析
<ol><li>画像 J など無料画像解析ソフトウェアを使用または MATLAB で [画像解析] ツールボックスを使用して、実験の映像を分析します。<ol>
<li>多孔質葵 % 単位で気孔率を計算 100% 油飽和チャネルの静止画像を使用する。</li>
	</ol>
</li>
	<li>次の方程式を使用して細孔容積を計算します。 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56592/56592eq1.jpg">
</li>
	<li>画像解析ソフトを使用し、実験からのビデオ映像の各フレームで、総流量容量の一部として、油飽和。二相変位実験の各フレームで変位相彩度として計算してもよい。 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56592/56592eq2.jpg">
</li>
	<li>オイル注入流体の孔隙体積対 % 飽和度のプロットを準備します。 注: オプション: 3 フェーズ泡変位実験のようなシステムでは、各フェーズの特性の RGB の範囲を使用してカラーで各変位の位相を分類する MATLAB 画像解析ツールボックスを使用します。注入孔隙体積とすべての 3 つのフェーズの飽和度を示すプロットを準備します。</li>
</ol>

<ol><li>Blaker, T., et al. <a target="_blank" href="https://www.onepetro.org/journal-paper/SPE-78824-PA">Foam for Gas Mobility Control in the Snorre Field: The FAWAG Project.</a> SPE Reserv Eval Eng. 5 (04), 317-323 (2002).</li>
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<li>Lee, J. N., Park, C., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solvent+Compatibility+of+Poly%28dimethylsiloxane%29-Based+Microfluidic+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Solvent Compatibility of Poly(dimethylsiloxane)-Based Microfluidic Devices.</a> Anal Chem. 75 (23), 6544-6554 (2003).</li>
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<li>Wägli, P., Homsy, A., de Rooij, N. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Norland+optical+adhesive+%28NOA81%29+microchannels+with+adjustable+wetting+behavior+and+high+chemical+resistance+against+a+range+of+mid-infrared-transparent+organic+solvents%5BTitle%5D)+AND+%22Sensor+Actuat+B-Chem%22%5BJournal%5D)">Norland optical adhesive (NOA81) microchannels with adjustable wetting behavior and high chemical resistance against a range of mid-infrared-transparent organic solvents.</a> Sensor Actuat B-Chem. 156 (2), 994-1001 (2011).</li>
<li>Hung, L. -H., Lin, R., Lee, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+microfabrication+of+solvent-resistant+biocompatible+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Rapid microfabrication of solvent-resistant biocompatible microfluidic devices.</a> Lab Chip. 8 (6), 983(2008).</li>
</ol>

著者が明らかに何もありません。

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のガスを透過ので。対照的に、光学接着剤は PDMS よりもはるかに安定した濡れ性を示しているし、それははるかに少ないガスの20,21,22に透過性。具体的には、光学接着剤が残ったり PDMS21時間に比べて、O2プラズマ治療後日間安定の作成した、水の接触角を。したがって、最小限の余分な労力と PDMS ではなく、光学接...

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。

<table><tbody><tr><td>3 mL Leur-Lokシリンジ</td><td>Fischer Scientific</td><td>14-823-435</td><td></td></tr><tr><td>10 mL ガラスシリンジ</td><td>Fischer Scientific</td><td>1482698G</td><td></td></tr><tr><td>フォトマスク</td><td>CAD/Art サービス</td><td></td><td></td></tr><tr><td>シリコンウェーハ</td><td>大学ウェーハ</td><td>452</td><td></td></tr><tr><td>プロピレン-グリコール-メチル-エーテル-アセテート&nbsp;</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>484431-4L</td><td></td></tr><tr><td>150 mm ガラス ペトリ ディッシュ</td><td>カロライナ バイオロジカル サプライ</td><td>#721134</td><td></td></tr><tr><td>60 mm プラスチック ペトリ ディッシュ</td><td>カロライナ バイオロジカル サプライ</td><td>#741246</td><td></td></tr><tr><td>マスク アライナー</td><td>EV グループ</td><td>EVG 620</td><td></td></tr><tr><td>1 mm 生検パンチ</td><td>ミルテックス、プレインズボロ、ニュージャージー州</td><td>69031-01</td><td></td></tr><tr><td>工業用ディスペンシング チップ</td><td>CML サプライ</td><td>ゲージ23</td><td></td></tr><tr><td>倒立顕微鏡</td><td>オリンパス</td><td>IX-71</td><td></td></tr><tr><td>プラズマシステム</td><td>ハリックプラズマ</td><td>PDC-32G</td><td>プラズマクリーナー</td></tr><tr><td>ポリジメチルシロキサン (PDMS)</td><td>ダウコーニング、ミッドランド、ミシガン</td><td>州 SYLGARD 184</td><td></td></tr><tr><td>ノーランド光学接着剤 81 (NOA81) または (OA)</td><td>Norland Products Inc.</td><td>8116</td><td>光学接着剤</td></tr><tr><td>クイックセット エポキシ</td><td>フィッシャー・サイエンティフィック</td><td>4001</td><td></td></tr><tr><td>スライドガラス</td><td>Globe Scientic Inc.</td><td>1321</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2015 Photoresist</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 2015</td><td>Photoresist</td></tr><tr><td>シリンジポンプ</td><td>Harvard Apparatus</td><td>Fusion 400</td><td></td></tr><tr><td>ガラス毛細管</td><td>SGE Analytical Science</td><td>1154710C</td><td></td></tr><tr><td>High-Speed Camera</td><td>Vision Research</td><td>V 4.3</td><td></td></tr><tr><td>Polyethylene Tubing</td><td>Scientific Commodities Inc.</td><td>#BB31695-PE/3</td><td></td></tr></tbody></table>

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

Microfluidic Devices for Characterizing Pore-scale Event Processes in Porous Media for Oil Recovery Applications

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。

この例の実験では、水性発泡は中東原油 (5.4 cP の粘度) と 40 ° の API の重力を転置する層状透磁率コントラストと異種多孔質層内されます。PDMS 泡発生器は光学接着剤ペーパー クラフトを原油で完全に飽和した以前に接続されます。図 1 a PDMS 用フォトマスクの CAD 設計発泡ジェネレーター、フォトレジスト パターン シリコンウェーハや完成した泡発生器入口と出口管の挿入を示しています。図 1 bは、異種光学接着モデル多孔質層の透過コントラストと対応するイメージを示しています。フォトマスク設計のそれぞれの透明および不透明な部分を注意してください。図 2のように、ガスと液体が注入された共同されるフロー中心の幾何学によって粗い泡が生成されます。このデモ用に選択された総流量は、0.8 mL/h の約 90% の窒素ガス部分血流です。使用される界面活性剤の水溶液は、1 wt % の濃...

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。

Microfluidic devices are versatile tools for studying transport processes at a microscopic scale. A demand exists for microfluidic devices that are ...

この手順の全体的な目標は、石油回収研究で使用するためのカスタマイズ可能な形状を持つマイクロ流体デバイスを迅速に製造することです。この方法により、多孔質媒体中の多相流を研究することができます。マイクロ流体システムを使用して、これらのタイプの複雑な流れを実際に視覚化できるようにすることで、大規模な貯留システム向けのより優れた石油増進回収方法を設計できます。この技術の主な利点は、安全で費用対効果の高い方法で、データとさまざまな石油増進回収方法を迅速に収集できることです。この方法により、石油回収メカニズムの増進に関する洞察を得ることができます。また、CO2隔離や帯水層の修復など、他のシステムにも適用できます。まず、CADソフトウェアを使用して、ポストの配列で満たされた長方形のチャネルで構成されるフォトマスクを設計します。このパターンを、20ミクロンのフォトレジストでコーティングしたシリコーンウェーハに露光します。また、このマスターを使用して、付属のテキスト プロトコルで説明されているように PDMS モールドを作成します。清潔なPDMSモールドパターン面を上にして、ほこりのない150mmプラスチックシャーレの底に置きます。PDMSをプラスチックに10秒間接着させてから、透明なプラスチックテープでPDMSの表面を保護します。この時点で、手続きは一時停止される場合があります。次に、パターン表面からテープをはがし、型の上面から約0.9センチメートルの深さまで光学接着剤を皿に注ぎます。綿棒を使用して、形成された泡をそっと取り除きます。次に、付属のテキストプロトコルで説明されているように、UV光硬化システムを使用して光学接着剤を硬化させます。次に、カッターナイフを使用して、光学接着剤を金型から慎重に取り出します。次に、丈夫なハサミを使用して、デザインの端から余分な光学接着剤を取り除きます。PDMSモールドを光学接着剤パックからゆっくりと剥がします。1mmの生検パンチで、デバイスに入口、出口、および排水穴を作成します。最後に、透明なテープを使用して、光学接着剤とPDMS表面のパターン化された部分を保護します。新しいスライドガラスをスピンコーターにセットし、スライドに1mmの光学接着剤を塗布します。スライドを2段階でスピンコートします。まず、500RPMで5秒間回転させ、次にRPMを4000に上げて20秒間回転させます。基板をUV光処理にすばやく移し、UV光の下の薄い光学接着剤層を30秒間部分的に硬化させます。次に、光学接着剤のキャストパターン面を上にして、基板を上にして酸素プラズマクリーナーに入れます。バキュームを540ミリトーまで引きます。その後、表面を20秒間プラズマ処理します。終了したら、ピースを取り外し、不要なエアポケットがすべて最小化または除去されるまで、処理された2つの表面をしっかりと押し合わせます。次に、デバイスをUVライトの下に戻し、20分間完全に硬化させます。次に、50°Cに加熱したホットプレートにデバイスを18時間置きます。終了したら、内径 0.58 mm の低密度ポリエチレン チューブの 6 インチの長さのセグメントをデバイスの各ポートに挿入します。次に、クイックセットエポキシを追加して、チューブを所定の位置に固定します。テープを使用して、高速度カメラを備えた倒立顕微鏡にマイクロ流体デバイスを固定します。4倍対物レンズを選択し、関心のある領域に焦点を合わせます。ここでは、デバイスの入口領域が示されています。次に、3ミリリットルの原油またはモーダルオイルを、23ゲージの工業用ディスペンシングチップを備えた10ミリリットルのガラスシリンジにロードします。シリンジをシリンジポンプホルダーに固定し、シリンジポンプの設定で適切な直径の値を設定します。次に、1ミリリットルの変位液を、23ゲージの工業用ディスペンシングチップを備えた3ミリリットルのプラスチックシリンジにロードします。シリンジをシリンジポンプホルダーに固定し、再度、シリンジポンプの設定で適切な直径の値を設定します。針先をチューブに挿入して、変位液をデバイスの入口に接続します。次に、オイル充填シリンジをポートに接続します。オイルを毎時2ミリリットルでデバイスの出口ポートに流し始めると同時に、変位流体を毎時0.8ミリリットルで入口ポートに流します。このデモンストレーションでは、オプションのフォームジェネレーターを使用します。富裕層を20ミリリットルのガラスバイアルに集めて、2つの液体が両方とも排水口から流出するまで待ちます。置換液は多孔質媒体に入らず、カメラが設置されて撮影が開始されるまで、直接排水口から出る必要があります。多孔質メディアデバイスで、目的の現象をキャプチャするのに十分な速度で対象領域の撮影を開始します。さらに、100%オイル飽和領域の静止画をキャプチャします。次に、オイル中を流れているチューブを迅速かつ同時に切断し、ドレンチューブを5センチのバインダークリップで固定します。オイルの変位が定常状態に達するか、カメラのメモリが不足するまで、変位する流体がデバイスに侵入するのを待ちます。ここでは、油飽和マイクロモデルからの一般的な結果を示します。骨折領域では、フォームは予想どおり透過性の低いマトリックスに迂回します。フォームは、ピンチオフとラメラ分割として説明できる2つの主要なメカニズムを通じて生成されます。泡の破壊は、合体、毛細管吸引、拡散粗大化の形で簡単に特定できます。この方法に従うと、これらのマイクロ流体システムを実際に使用して、アルカリ性フラッド、ポリマーフラッド、界面活性剤フラッディングなどの他の石油増進回収プロセスを研究できるだけでなく、帯水層の修復などの他の複雑な多孔質媒体プロセスを研究することもできます。したがって、別の関心領域は、実際にこれらのマイクロ流体デバイスを使用して炭素の回収と隔離を研究することです。これらのマイクロ流体システムを通じて、二酸化炭素が多孔質媒体内に閉じ込められるメカニズムを実際に見ることができます。

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