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खंडित अपरंपरागत जलाशयों में माइक्रोस्केल सुपरक्रिटिकल सीओ2 फोम परिवहन के उच्च दबाव परीक्षण के लिए माइक्रोफ्लुइडिक फैब्रिकेशन तकनीक
Chapters
Summary July 2nd, 2020
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यह पत्र दो माइक्रोफ्लुइडिक फैब्रिकेशन तकनीकों के तुलनात्मक अध्ययन के साथ एक प्रोटोकॉल का वर्णन करता है, अर्थात् फोटोलिथोग्राफी/गीला-नक़्क़ाशी/थर्मल-बॉन्डिंग और चयनात्मक लेजर-प्रेरित नक़्क़ाशी (एसएलई), जो उच्च दबाव की स्थितियों के लिए उपयुक्त हैं । ये तकनीकें जलाशय की स्थितियों के तहत सरोगेट पारमी योग्य मीडिया और खंडित प्रणालियों में द्रव प्रवाह के प्रत्यक्ष अवलोकन के लिए सक्षम प्लेटफार्मों का गठन करती हैं ।
Transcript
यह प्रोटोकॉल कंसास विश्वविद्यालय और व्योमिंग विश्वविद्यालय के बीच एक बहु-अनुशासनात्मक सहयोगात्मक प्रयास है। हमें उच्च दबाव माइक्रोफ्लुइडिक्स का उपयोग करके अपने पेटेंट, पॉलीइलेक्ट्रोलाइट जटिल नैनोकणों के परीक्षण की आवश्यकता थी। और इसने अपने अत्याधुनिक सुविधाओं का लाभ उठाने के लिए हमारे अनुसंधान समूह और डॉ आर्यना के अनुसंधान समूह के बीच एक सहयोगात्मक प्रयास शुरू किया ।
हम इस परियोजना के हिस्से के वित्तपोषण के लिए एनएसएफ को स्वीकार करना चाहते हैं, और इस परियोजना के लिए आवश्यक उनकी सुविधाओं और समर्थन प्रदान करने के लिए तृतीयक या वसूली कार्यक्रम का शुक्रिया अदा करते हैं । इसके अलावा, यह काम सीएमक्यूएफ और डीओई द्वारा वित्त पोषित ऊर्जा फ्रंटियर रिसर्च सेंटर द्वारा समर्थित हिस्से में था। यह प्रोटोकॉल और सरोगेट जटिल पारमी मीडिया और उनके उच्च दबाव की स्थिति के लिए अपने आवेदन, दो अनुसंधान समूहों के बीच एक Wyoming विश्वविद्यालय से एक और दूसरे केंसास विश्वविद्यालय से एक सहयोग का परिणाम है ।
यह प्रोटोकॉल विवरण, साफ कमरे की सुविधाओं के अभाव में एक मजबूत माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफॉर्म के लिए निर्माण प्रक्रिया। यह मंच उच्च दबाव की स्थितियों में जटिल ज्यामिति में प्रवाह के प्रत्यक्ष दृश्य को सक्षम बनाता है। वर्णित तकनीक का उपयोग ग्लास सब्सट्रेट्स में एज कॉम्प्लेक्स चैनल नेटवर्क के लिए किया जा सकता है जो सबसतफेस मीडिया से एक संरचनाओं की नकल करता है और सीओ 2 उपयोग और भंडारण के दौरान अनुभवी उच्च दबाव की स्थिति का सामना करता है।
इस विधि का उपयोग सीसीयूएस के संदर्भ में अभेद्य मीडिया में जटिल तरल पदार्थों के चौराहों और परिवहन में अंतर्दृष्टि प्रदान करने के लिए किया जा सकता है। इस प्रोटोकॉल का प्रदर्शन करते समय रोगियों और अत्यधिक सावधानी के लिए निर्माण प्रक्रिया में शारीरिक चोट और विफलताओं के जोखिम को कम करने की आवश्यकता होती है। इस विधि का दृश्य प्रदर्शन उन चरणों के प्रभावी संचार को सक्षम बनाता है जो इसके सफल निष्पादन में महत्वपूर्ण हैं।
क्रोम नक़्क़ाशी समाधान की पर्याप्त मात्रा को बीकर में डालकर इसे लगभग 40 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करके शुरू करें। फिर मास्क को सीधे बोरोसिलिकेट सब्सट्रेट के किनारे रखें जो क्रोम और फोटो विरोध से ढका हुआ है। सब्सट्रेट के ढेर और मुखौटा को यूवी प्रकाश में उजागर करके ज्यामितीय पैटर्न को फोटो विरोध की परत में स्थानांतरित करें।
यूवी चरण से फोटो मास्क और सब्सट्रेट स्टैक निकालें फिर फोटो मास्क हटा दें और लगभग 40 सेकंड के लिए सब्सट्रेट और डेवलपर समाधान को जलमग्न कर दें। झरना सब्सट्रेट के शीर्ष पर और इसकी सभी सतहों पर कम से कम तीन बार बहकर सब्सट्रेट को कुल्ला करता है। सब्सट्रेट को सूखने की अनुमति देने के बाद, इसे लगभग 40 सेकंड के लिए प्रीहीटेड क्रोम एचेनेट में जलमग्न करें जिससे पैटर्न को फोटो विरोध से क्रोम लेयर में स्थानांतरित किया जा सके।
सब्सट्रेट को समाधान से हटा दें, झरना इसे डिओनाइज्ड पानी से कुल्ला करें और इसे सूखने दें। ब्रश का उपयोग करके, सब्सट्रेट के खुले चेहरे पर एचएमडीएस की कई परतें लागू करें और इसे सूखने दें। प्राइमर के शीर्ष पर फोटो का विरोध की एक परत लागू करें, फिर सब्सट्रेट को 30 से 40 मिनट के लिए 60 से 90 डिग्री सेल्सियस पर ओवन में रखें।
बाद में, वांछित चैनल गहराई के आधार पर, पूर्व निर्धारित समय के लिए एचीहांट समाधान में पैटर्न सब्सट्रेट छोड़ दें। चिमटी और झरना की एक विलायक प्रतिरोधी जोड़ी का उपयोग करके, एचेप्ट से सब्सट्रेट निकालें। फोटो विरोध को दूर करने के लिए लगभग 30 मिनट के लिए 65 डिग्री सेल्सियस तक पहले से गरम एनएमपी समाधान के लिए सब्सट्रेट का पर्दाफाश करें।
झरना इसे एसीटोन के साथ कुल्ला इथेनॉल और deionized पानी के बाद। क्रोम एचेनेट में साफ सब्सट्रेट रखें और लगभग एक मिनट के लिए लगभग 40 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करें। फिर लेजर स्कैनिंग, कॉन्फोकल माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके चैनल गहराई की विशेषता है।
कवर प्लेट को नक़्क़ाशी के खिलाफ संरेखित करके एक खाली बोरोसिलेट सब्सट्रेट पर इनलेट और आउटलेट छेद की स्थिति को चिह्नित करें। चिह्नित स्थानों में छेद के माध्यम से विस्फोट करने के लिए एक माइक्रो घर्षण सैंडब्लास्टर और 50 माइक्रो मीटर एल्यूमीनियम ऑक्साइड माइक्रो सैंडब्लास्टिंग मीडिया का उपयोग करें। झरना दोनों नक़्क़ाशी बांधना और deionized पानी के साथ कवर प्लेट कुल्ला ।
फिर एक से चार हाइड्रोजन पेरोक्साइड सल्फ्यूरिक एसिड पिरान्हा समाधान को उबाल लें और सब्सट्रेट और कवर प्लेट को 10 मिनट के लिए समाधान में जलमग्न कर दें। सब्सट्रेट और कवर प्लेट को धोने के बाद, उन्हें बफर एचेनेट में 30 से 40 सेकंड तक जलमग्न करें और उन्हें फिर से कुल्ला करें। इसके बाद, सब्सट्रेट और कवर प्लेट को छह से एक पानी, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, हाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधान में 10 मिनट के लिए जलमग्न करें जो लगभग 75 डिग्री सेल्सियस तक गर्म होता है।
सब्सट्रेट दबाएं और प्लेट को एक दूसरे के खिलाफ कसकर ढक दें, जबकि जलमग्न हो जाएं फिर उन्हें समाधान से हटा दें, झरना उन्हें कुल्ला और उन्हें डिओनाइज्ड पानी में डूबे। सुनिश्चित करें कि सब्सट्रेट और कवर प्लेट एक दूसरे से दृढ़ता से जुड़े हुए हैं, उन्हें एक दूसरे के खिलाफ दबाएं और ध्यान से उन्हें पानी से हटा दें। सब्सट्रेट और कवर प्लेट को ध्यान से संरेखित करें, जबकि वे डीआई पानी में डूबे हुए हैं और प्रक्रिया को दोहराएं जब तक कि दोनों के बीच कोई हवा के बुलबुले नहीं देखे जाते हैं।
बॉन्डिंग के लिए दो चिकनी 1.5 सेंटीमीटर मोटी ग्लास सिरेमिक प्लेटों के बीच स्टैक सब्सट्रेट्स रखें। मिश्र धातु एक्स से बनी दो धातु प्लेटों के बीच ग्लास सिरेमिक प्लेटें रखें। यह सुनिश्चित करना कि ग्लास वेफर्स और सिरेमिक मेटालिक धारक केंद्रित हैं।
हाथ पागल कस और लगभग 100 डिग्री सेल्सियस पर 60 मिनट के लिए एक वैक्यूम कक्ष में धारक जगह है। इसके बाद धारक को चैंबर से हटा दें और ध्यान से नट्स को कस लें। धारक को भट्टी के अंदर रखें और पांडुलिपि निर्देशों के अनुसार एक हीटिंग प्रोग्राम निष्पादित करें।
भट्ठी से थर्मल बंधुआ माइक्रोफ्लुइडिक डिवाइस निकालें और इसे पानी से कुल्ला करें। इसके बाद इसे एक घंटे तक हाइड्रोक्लोरिक एसिड में नहलाएं। प्रयोग के लिए पर्याप्त तरल पदार्थ के साथ कार्बन डाइऑक्साइड और पानी पंपों के टैंक भरें और सर्फेक्टेंट समाधान के साथ नमकीन संचायक और प्रवाह लाइनों को भरने के लिए एक सिरिंज का उपयोग करें ।
संतृप्त माइक्रोफ्लुइडिक डिवाइस को दबाव प्रतिरोधी धारक में रखें और 0.01 इंच आंतरिक व्यास टयूबिंग का उपयोग करके इनलेट और आउटलेट बंदरगाहों को उचित लाइनों से जोड़ें। परिसंचारी स्नान के तापमान में वृद्धि करें, जो नमकीन और कार्बन डाइऑक्साइड लाइनों के तापमान को वांछित तापमान तक नियंत्रित करता है। पीठ दबाव नियामक के आउटलेट से निरंतर प्रवाह को बनाए रखते हुए क्रमिक चरणों में एक साथ बैक प्रेशर और नमकीन पंप दबाव बढ़ाएं।
7.38 मेगा पास्कल तक दबाव बढ़ाएं और पंपों को बंद करें। 7.38 मेगा पास्कल से ऊपर के दबाव में कार्बन डाइऑक्साइड लाइन दबाव बढ़ाएं फिर कार्बन डाइऑक्साइड वाल्व खोलें और उच्च दबाव वाले सर्फेक्टेंट समाधान के साथ मिश्रित सुपर क्रिटिकल कार्बन डाइऑक्साइड को इनलाइन मिक्सर के माध्यम से प्रवाहित करने और फोम उत्पन्न करने की अनुमति दें। जब तक प्रवाह पूरी तरह से डिवाइस के अंदर विकसित हो जाता है और चैनल संतृप्त होते हैं, फोम पीढ़ी की शुरुआत के लिए आउटलेट की निगरानी करते हैं।
चैनलों के अंदर प्रवाह की विस्तृत छवियों को कैप्चर करने के लिए कैमरे को चालू करें। कार्बन डाइऑक्साइड फोम परिवहन और यूवी लिथोग्राफी माइक्रोफ्लुइडिक डिवाइस में स्थिरता, पीढ़ी और अलगाव के पहले 20 मिनट के दौरान यहां दिखाया गया है । बहु चरण सूक्ष्म दरारों के पार ले जाया गया और फोम माइक्रो फ्रैक्चर के माध्यम से उत्पन्न किया गया था ।
फोम एक चयनात्मक लेजर प्रेरित नक़्क़ाशी माइक्रोफ्लुइडिक डिवाइस में उत्पन्न किया गया था, जो परिवेश की स्थिति से पूरी तरह से विकसित, उच्च और निम्न प्रवाह दरों पर सुपर क्रिटिकल कार्बन डाइऑक्साइड फोम के प्रवाह के साथ शुरू होता है। फोम वितरण और स्थिरता पीढ़ी और अलगाव के पहले 20 मिनट के दौरान जलाशय की स्थिति के तहत छवि थी । फोम माइक्रोस्ट्रक्चर की छवि जे क्वांटिफिकेशन का उपयोग करके बुलबुले के व्यास का वितरण कच्चे छवियों, संसाधित छवियों और उनके बिनरिस्ड समकक्ष का उपयोग करके किया गया था।
इस व्यावहारिक प्रयास करते समय, वांछित पैटर्न को सही ढंग से स्थानांतरित करने के लिए पीले रंग की रोशनी के नीचे क्रोम परत पर पैटर्न की सावधानीपूर्वक जांच करना महत्वपूर्ण है। इन तरीकों की विविधताओं में प्रत्यक्ष दृश्य के माध्यम से जटिल तरल पदार्थों के प्रवाह की समझ विकसित करने के लिए तेल, बहुलक समाधान और कम लवणता ब्रिन के उच्च दबाव इंजेक्शन शामिल हैं।
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