Questo protocollo è uno sforzo collaborativo multidisciplinare tra l'Università del Kansas e l'Università del Wyoming. Avevamo bisogno di testare le nostre nanoparticelle complesse brevettate e polielettroliti utilizzando microfluidica ad alta pressione. E ha iniziato uno sforzo collaborativo tra il nostro gruppo di ricerca e il gruppo di ricerca del Dr.Aryana per sfruttare le sue strutture all'avanguardia.
Vorremmo riconoscere NSF per aver finanziato parte di questo progetto e ringraziare il programma terziario o di recupero per aver fornito le loro strutture e il supporto necessari per questo progetto. Inoltre, questo lavoro è stato in parte supportato da CMCUF e dal Centro di ricerca sulla frontiera energetica finanziato dal DOE. Questo protocollo e la sua applicazione a supporti permeabili complessi surrogati e alle loro condizioni di alta pressione, è il risultato di una collaborazione tra due gruppi di ricerca uno dell'Università del Wyoming e l'altro dell'Università del Kansas.
Questo protocollo dettaglia, la procedura di fabbricazione per una robusta piattaforma microfluidica in assenza di strutture per camere pulite. Questa piattaforma consente la visualizzazione diretta del flusso in geometrie complesse in condizioni di alta pressione. La tecnica descritta può essere utilizzata per invecchiare reti di canali complessi in substrati di vetro che imitano una struttura da supporti del sottosuolo e resistono a condizioni di alta pressione sperimentate durante l'utilizzo e lo stoccaggio di CO2.
Questo metodo può essere utilizzato per fornire informazioni sulle intersezioni e sul trasporto di fluidi complessi in mezzi impermeabili nel contesto di CCUS. Quando si esegue questo protocollo, i pazienti e l'estrema cautela sono necessari per ridurre al minimo il rischio di lesioni fisiche e guasti nel processo di fabbricazione. La dimostrazione visiva di questo metodo consente una comunicazione efficace dei passaggi critici per la sua corretta esecuzione.
Inizia versando una quantità adeguata di soluzione di incisione cromata in un becher e riscaldarla a circa 40 gradi Celsius. Quindi posizionare la maschera direttamente sul lato del substrato borosilicato coperto di cromo e resistenza fotografica. Trasferire il motivo geometrico nello strato di resistenza fotografica esponendo la pila del substrato e la maschera alla luce UV.
Rimuovere la maschera fotografica e la pila di substrati dallo stadio UV, quindi rimuovere la maschera fotografica e immergere il substrato e la soluzione per sviluppatori per circa 40 secondi. Risciacquare a cascata il substrato scorrono acqua deionizzata sopra il substrato e su tutte le sue superfici almeno tre volte. Dopo aver permesso al substrato di asciugarsi, immergerlo nell'incisione cromata preriscaldata per circa 40 secondi trasferendo così il motivo dalla resistenza fotografica allo strato cromato.
Rimuovere il substrato dalla soluzione, sciacquarlo a cascata con acqua deionizzata e lasciare asciugare. Utilizzando un pennello, applicare diversi strati di HMDS sulla faccia scoperta del substrato e lasciare asciugare. Applicare uno strato di resistenza fotografica sopra il primer, quindi posizionare il substrato in un forno a 60-90 gradi Celsius per 30-40 minuti.
Successivamente, lasciare il substrato del modello nella soluzione di incisione per un periodo di tempo predeterminato, in base alle profondità del canale desiderate. Rimuovere il substrato dall'incisione, utilizzando una coppia di pinzette resistente ai solventi e risciacquarla a cascata con acqua deionizzata. Esporre il substrato alla soluzione NMP preriscaldata a 65 gradi Celsius per circa 30 minuti per rimuovere la resistenza fotografica.
Risciacquare a cascata con acetone seguito da etanolo e acqua deionizzata. Posizionare il substrato pulito in incisione cromata e riscaldato a circa 40 gradi Celsius per circa un minuto. Quindi caratterizzare la profondità del canale utilizzando la scansione laser, la microscopia confocale.
Contrassegnare le posizioni dei fori di ingresso e di uscita su un substrato di borosilicato vuoto allineando la piastra di copertura contro il substrato inciso. Utilizzare un sabbiatore micro abrasivo e un mezzo di micro sabbiatura ad ossido di alluminio da 50 micro metri per far saltare attraverso i fori nelle posizioni contrassegnate. Risciacquare a cascata sia il substrato inciso che la piastra di copertura con acqua deionizzata.
Quindi portare a ebollizione una soluzione piranha di acido solforico perossido di idrogeno da uno a quattro e immergere il substrato e la piastra di copertura nella soluzione per 10 minuti. Dopo aver risciacquato il substrato e la piastra di copertura, immergerli nell'incisione tampone per 30-40 secondi e risciacquarli di nuovo. Successivamente, immergere il substrato e coprire la piastra per 10 minuti in un'acqua da sei a uno a uno, perossido di idrogeno, soluzione di acido cloridrico che viene riscaldata a circa 75 gradi Celsius.
Premere il substrato e coprire saldamente la piastra l'uno contro l'altro mentre sono sommersi, quindi rimuoverli dalla soluzione, risciacquarli a cascata e immergerli in acqua deionizzata. Assicurarsi che il substrato e la piastra di copertura siano saldamente attaccati l'uno all'altro, premerli l'uno contro l'altro e rimuoverli con cura dall'acqua. Allineare attentamente il substrato e la piastra di copertura mentre sono immersi nell'acqua DI e ripetere la procedura fino a quando non si osservano bolle d'aria tra i due.
Posizionare i substrati della pila tra due piastre di ceramica di vetro lisci spesse 1,5 centimetri per l'incollaggio. Posizionare le lastre di ceramica di vetro tra due piastre metalliche in lega x. Assicurarsi che i wafer di vetro e il supporto metallico in ceramica siano centi.i.
Stringere a mano i dadi e posizionare il supporto in una camera a vuoto per 60 minuti a circa 100 gradi Celsius. Quindi rimuovere il supporto dalla camera e stringere con cura i dadi. Posizionare il supporto all'interno di un forno ed eseguire un programma di riscaldamento secondo le indicazioni manoscritte.
Rimuovere il dispositivo microfluidico legato termicamente dal forno e sciacquarlo con acqua. Quindi fare il bagno sonico in acido cloridrico per un'ora. Riempire i serbatoi delle pompe di anidride carbonica e acqua con abbastanza fluidi per l'esperimento e utilizzare una siringa per riempire l'accumulatore di salamoia e le linee di flusso con la soluzione tensioattiva.
Posizionare il dispositivo microfluidico saturo in un supporto resistente alla pressione e collegare le porte di ingresso e uscita alle linee appropriate utilizzando tubi di diametro interno da 0,01 pollici. Aumentare la temperatura del bagno circolante, che controlla la temperatura delle linee di salamoia e anidride carbonica alla temperatura desiderata. Aumentare contemporaneamente la contro pressione e la pressione della pompa di salamoia in fasi graduali mantenendo il flusso continuo dall'uscita del regolatore di controtezione.
Aumentare la pressione fino a 7,38 mega pascal e arrestare le pompe. Aumentare la pressione della linea di anidride carbonica a una pressione superiore a 7,38 mega pascal, quindi aprire la valvola di anidride carbonica e consentire all'anidride carbonica super critica mescolata con la soluzione tensioattiva ad alta pressione di fluire attraverso un miscelatore in linea e generare schiuma. Attendere che il flusso sia completamente sviluppato all'interno del dispositivo e i canali siano saturi, monitorando la presa per l'inizio della generazione di schiuma.
Accendi la fotocamera per acquisire immagini dettagliate del flusso all'interno dei canali. Il trasporto della schiuma di anidride carbonica e la stabilità nel dispositivo microfluidico di litografia UV, durante i primi 20 minuti di generazione e isolamento, sono mostrati qui. La multifase si è spostata attraverso le micro crepe e la schiuma è stata generata attraverso le microfrattura.
La schiuma è stata generata in un dispositivo microfluidico di incisione indotto dal laser selettivo, a partire da condizioni ambientali senza flusso a schiuma di anidride carbonica super critica completamente sviluppata ad alte e basse portate. La distribuzione e la stabilità della schiuma sono state immagini in condizioni di serbatoio durante i primi 20 minuti di generazione e isolamento. La distribuzione dei diametri delle bolle è stata determinata utilizzando l'immagine J.La quantificazione della microstruttura in schiuma è stata eseguita utilizzando immagini grezze, immagini post-elaborate e i loro equivalenti binari.
Quando si tenta questo pratico, è importante esaminare attentamente il modello sullo strato cromato sotto una luce gialla per assicurarsi che il modello desiderato venga trasferito correttamente. Variazioni di questi metodi includono iniezione ad alta pressione di olio, soluzioni polimeriche e salamoie a bassa salinità per sviluppare una comprensione della fisica del flusso di fluidi complessi attraverso la visualizzazione diretta.
