このプロトコルは、カンザス大学とワイオミング大学の間の学際的な共同作業です。高圧マイクロ流体を用いた特許取得済みの高分子電解質複合ナノ粒子の試験が必要でした。そして、私たちの研究グループとアーヤナ博士の研究グループとの間で、彼の最先端の施設を利用するための協力的な取り組みを開始しました。
このプロジェクトの一部に資金を提供してくれたNSFを認め、このプロジェクトに必要な施設と支援を提供してくれた第三次または回復プログラムに感謝したいと思います。また、この研究の一部は、CMCUFとDOEが出資するエネルギーフロンティア研究センターによって支援されました。このプロトコルと複雑な透過性メディアとその高圧条件を代理するその応用は、ワイオミング大学とカンザス大学の2つの研究グループ間のコラボレーションの結果である。
このプロトコル詳細は、クリーンルーム設備がない場合の堅牢なマイクロ流体プラットフォームのための製造手順である。このプラットフォームは、高圧条件下での複雑な形状の流れを直接可視化します。この技術は、地下媒体からの構造を模倣し、CO2の利用および貯蔵中に経験される高圧条件に耐えるガラス基板の複雑なチャネルネットワークを老化させるために使用することができる。
この方法は、CCUSの文脈における不透過性媒体中の複雑な流体の交点および輸送に関する洞察を提供するために使用することができる。このプロトコルを実行する場合、患者は、製造プロセスにおける物理的な傷害および失敗のリスクを最小限に抑えるために細心の注意が必要です。このメソッドの視覚的なデモンストレーションにより、実行を成功させるために重要なステップを効果的に伝達できます。
ビーカーに十分な量のクロムエッチング液を注ぎ、約40°Cに加熱します。次に、マスクをクロムとフォトレジストで覆われたホウケイ酸基板の側面に直接置きます。基板とマスクのスタックをUV光に露出させることにより、フォトレジストの層に幾何学的パターンを移します。
UVステージからフォトマスクと基板スタックを取り外し、フォトマスクを取り外し、基板と現像液を約40秒間浸水します。基板の上およびすべての表面に少なくとも3回にわたって脱イオン水を流すことによって、基板をカスケードリンスする。基板を乾燥させた後、予熱したクロムエッチャントに約40秒間沈下し、フォトレジストからクロム層にパターンを移します。
溶液から基板を取り出し、脱イオン水でカスケードリンスし、乾燥させます。ブラシを使用して、基板の覆われた面にHMDSのいくつかの層を適用し、それが乾燥することを可能にします。プライマーの上にフォトレジストの1層を適用し、30〜40分間摂氏60〜90度のオーブンに基板を置きます。
その後、所望のチャネル深度に基づいて、所定の時間のエチャント溶液中にパターン基板を残す。エッチャントから基板を取り出し、耐溶剤対のピンセットを使用し、脱イオン水でカスケードリンスします。基板を約30分間摂氏65度に予熱したNMP溶液に露出させて、フォトレジストを取り除きます。
アセトンを続け、エタノールと脱イオン水でカスケードリンスします。きれいな基板をクロムエチャントに入れ、約40°Cまで約1分間加熱します。次に、レーザースキャン、共焦点顕微鏡を使用してチャネル深さを特徴付けます。
カバープレートをエッチング基板に合わせることで、ブランクのホウケイ酸基板上の入口と出口穴の位置をマークします。マイクロ研磨サンドブラスターと50マイクロメートルの酸化アルミニウムマイクロサンドブラストメディアを使用して、マークされた場所の穴を爆破します。エッチングされた基板とカバープレートの両方を脱イオン水でカスケードすすいでください。
その後、1~4個の過酸化水素硫酸ピラニア溶液を沸騰させ、基板とカバープレートを溶液中に10分間沈めます。基板とカバープレートをすすった後、それらをバッファーエッチャントに30〜40秒間浸し、再びすすいでください。次に、基板とカバープレートを6~1水で10分間沈め、過酸化水素、約75°Cに加熱された塩酸溶液を水に浸す。
基板を押し、プレートを水没させながらしっかりとカバーし、溶液から取り除き、それらをカスケードして脱イオン水に沈めます。基板とカバープレートがしっかりと互いに取り付けられていることを確認し、それらを互いに差し込み、慎重に水から取り除きます。基板とカバープレートをDI水中に沈めている間は慎重に位置合わせし、2つの間に気泡が見られないまで手順を繰り返します。
2つの滑らかな1.5 2センチメートルの厚さのガラスセラミックプレートの間にスタック基板を配置して、接着します。ガラスセラミックプレートを、合金xで作られた2つの金属板の間に置きます。ガラスウェーハとセラミックメタリックホルダーが中央に配置されていることを確認します。
手でナットを締め、約100°Cで60分間真空チャンバーにホルダーを置きます。その後、チャンバーからホルダーを取り外し、慎重にナットを締めます。ホルダーを炉内に入れ、原稿の指示に従って加熱プログラムを実行します。
熱結合したマイクロ流体装置を炉から取り出し、水ですすります。その後、1時間塩酸でそれを浴超音波処理します。二酸化炭素とウォーターポンプのタンクに実験に十分な液体を充填し、シリンジを使用して、ブラインアキュムレータとフローラインを界面活性剤溶液で満たします。
飽和マイクロ流体装置を耐圧ホルダに入れ、0.01インチ内径チューブを使用して入口と出口ポートを適切なラインに接続します。希望する温度までブラインと二酸化炭素ラインの温度を制御する循環浴の温度を上げます。背圧調整器の出口からの連続的な流れを維持しながら、段階的なステップで背圧とブラインポンプ圧力を同時に増加させます。
圧力を最大7.38メガパスカルに上げ、ポンプを止める。二酸化炭素ライン圧力を7.38メガパスカル以上の圧力に上げ、二酸化炭素バルブを開き、高圧界面活性剤溶液と混合した超臨界二酸化炭素がインラインミキサーを流れ、発泡体を生成できるようにします。フローが完全にデバイス内で開発され、チャネルが飽和し、発泡の発生の発症のための出口を監視するまで待ちます。
カメラをオンにして、チャネル内のフローの詳細な画像をキャプチャします。UVリソグラフィマイクロ流体装置における二酸化炭素発泡輸送および安定性は、生成および単離の最初の20分間の間に、ここに示されている。マイクロ亀裂と泡を横切って移動する多相は、マイクロ骨折を介して生成されました。
このフォームは、選択的レーザー誘導型マイクロ流体装置で生成され、フローのない周囲の状態から完全に発達し、高流量および低流量の超臨界二酸化炭素フォームから始まります。発泡および安定性は、生成および分離の最初の20分間の間に貯蔵所の条件下で画像化された。泡径の分布を画像J.フォームマイクロ構造の定量化を用いて、生画像を用いて行い、処理後画像及びそれらの二量化等価物を用いて行った。
これを実際に試みるときは、黄色の光の下でクロム層のパターンを注意深く調べ、目的のパターンが正しく転送されることを確認することが重要です。これらの方法のバリエーションは、直接可視化を介して複雑な流体の流れの物理学の理解を開発するために、油、ポリマー溶液と低塩水の塩水の高圧注入が含まれます。
