우리는 다공성 매체 (휴스턴, 텍사스, 미국)에서 프로세스에 대 한 라이스 대학 컨소시엄에서 재정 지원을 인정 한다.

주의:이 프로토콜 고온 오븐, 독성 화학 물질 및 자외선 처리 작업이 포함 됩니다. 제발 신중 하 게 모든 재료 안전 데이터 시트를 읽어 하 고 기관의 화학 안전 지침을 따르십시오.
1. 장치 디자인
<ol><li>CAD 소프트웨어 응용 프로그램에서 포토 마스크를 디자인 합니다.<ol>
<li>그리기 사각형 채널을 3 ㎝ 길이, 0.5 c m 폭 (그림 1b-오른쪽 상단).</li>
		<li>동봉 된 모양의 다공성 매체의 곡물을 나타내는 배열을 만듭니다. 참고:이 모양 이라고 하 게시물 소프트 리소 그래피 과정에서 3 차원 구조 될 것 이다. 모양 및 게시물의 크기 해야 수십 미크론, 순서 수 있고 10에 1 백 미크론의 간격. 여러 게시물 크기 만들이, 사용할 수 있습니다 그리고 섹션 미디어에서 골절을 시뮬레이션 하는 게시물의 맨 남아 있을 수 있습니다.</li>
		<li>입구 및 출구 채널 다공성 미디어 섹션으로 넓은 약 1 / 3을 그립니다. 드레인으로 입구 포트에서 형태소 분석 채널을 그립니다.</li>
		<li>디자인에서의 클리어런스 1.0 cm의 최소 전체 디자인 경계 상자를 그립니다. 참고: 테두리 상자와 게시물을 뿐만 아니라, 디자인의 테두리 사이의 영역에서 포토 마스크에 투명 하 게 만들 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>고해상도 CAD에 대 한 회사에 CAD 파일 제출 인쇄 참고: 옵션: 거품 변위 실험 디자인 미세 거품 생성기 (그림 1a). 디자인이 생략 하 고 경계 상자 1 단계를 반복 합니다. 흐름 초점 기하학 다공성 미디어 디자인 전에 입구에서 것이 좋습니다. 흐름 공간에 포토 마스크에 투명 해야 합니다.</li>
</ol>2. PDMS 몰드 제작
<ol><li>클린 룸에서 포토 레지스트 패턴이 실리콘 웨이퍼 마스터 몰드를 만들기<ol>
<li>스핀-코트 20 µ m 층 30 2000 rpm에서 새로운 실리콘 웨이퍼에 감광의 s.</li>
		<li>부드러운 두 단위로 뜨거운 접시에 웨이퍼를 구워: 65 ° C 1 분 뒤에 3 분 동안 95 ° C.</li>
		<li>감광 레이어 150 mJ/cm2의 일정 한 복용량을 사용 하 여 CAD 디자인 패턴을 마스크 동기 기를 사용 합니다.</li>
		<li>두 단위로 뜨거운 접시에 사후 노출 빵을 수행: 95 ° c 3 분 허용 5 분을 웨이퍼에 따라 1 분에 65 ° C.</li>
		<li>프로필 렌-글리콜-메 틸-에테르-아세테이트의 유리 결정 화 접시에 100 mL에 웨이퍼를 담가. 부드럽게 교 반 하십시오 손으로 포토 레지스트 패턴을 개발 하기 위해 10 분. 소 프로 파 놀으로 그것을 씻어 하 고 건조 한 공기의 흐름에 따라 웨이퍼 건조.</li>
		<li>열심히 구워 두 단위로 뜨거운 접시에 웨이퍼: 150 ° c 10 분 허용 15 분 동안 냉각 하기 위하여 웨이퍼에 뒤에 5 분 동안 120 ° C.</li>
	</ol>
</li>
	<li>실리콘 웨이퍼 마스터 몰드에 캐스트 PDMS<ol>
<li>PDMS 고무 및 경화제 먼지 무료 일회용 용기 안에 5:1 비율에 30 g의 총 혼합.</li>
		<li>30 분 동안 진공 desiccator에서 PDMS 드</li>
		<li>150 m m 유리 페 트리 접시에에서 포토 레지스트 패턴이 실리콘 웨이퍼 마스터 몰드에 PDMS를 붓는 다.</li>
		<li>웨이퍼와 1 시간에 80 ° C 오븐에서 PDMS를 포함 하는 페 트리 접시를 놓습니다.</li>
		<li>페 트리 접시는 오븐에서 제거 하 고 실내 온도 도달 하는 내용을 허용. 참고: 프로시저 수 있습니다 수 일시 중지이 시점에서.</li>
	</ol>
</li>
	<li>광학 접착제 패턴 전송에 대 한 PDMS 몰드를 준비<ol>
<li>조심 스럽게 PDMS 몰드는 메스를 사용 하 고 웨이퍼에서 금형 껍질.</li>
		<li>깨끗 하 고 투명 접착 테이프를 사용 하 여 PDMS 몰드를 보호. 참고: 프로시저 수 있습니다 수 일시 중지이 시점에서.</li>
		<li>PDMS 몰드를, 먼지 무료 60 m m 플라스틱 페 트리 접시의 바닥에, 패턴 사이드를 놓습니다. 10 허용 플라스틱에 충실 하는 PDMS에 대 한 s.</li>
		<li>3.1.1 단계까지 투명 한 플라스틱 테이프를 가진 PDMS의 표면 보호. 참고: 옵션: 거품 생성기 수 있도록, 단계 2.1 반복. 2.3.2 통해. 거품 생성기 디자인에 대 한.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 광학 접착제 장치 제조
<ol><li>PDMS 몰드에 캐스트 광학 접착제<ol>
<li>PDMS의 패턴화 된 표면에서 테이프를 제거 하 고 150 mm 페 트리 접시 PDMS 몰드의 상단 표면 위에 약 0.9 cm의 깊이 광학 접착제를 부 어. 부드럽게 면봉의 모든 종류와 모든 거품을 제거 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>단계 3.2.1-3.2.5 PSD UV 시스템에서에 명시 된 대로 총 40 분의 자외선 아래 광학 접착제를 치료. 주의: 자외선을 작업할 때 적절 한 보호를 착용 하십시오.<ol>
<li>페 트리 접시 UV 빛에 노출 (254 nm) 5 분.</li>
		<li>하단의 지금 직면 하 고 UV 소스를 페 트리 접시를 반전 하 고 5 분 동안 UV 빛 아래 측면을 노출.</li>
		<li>페 트리 접시를 반전, 수직 위치를 반환 하 고 다시 5 분 동안 자외선을 상단 측면을 노출.</li>
		<li>거꾸로 다시, 페 트리 접시를 반전 하 고 다시 10 분 동안 자외선을 하단 측면을 노출.</li>
		<li>수직 위치에 다시 배양 접시를 반전 하 고 다시 15 분 동안 자외선을 상단 측면을 노출. 참고: 단계 3.2.5 통해 3.2.1 치료 절차는 적용 경우에 지정 된 PSD UV 장치 사용 (자료 테이블). 치료 시간 및 광학 접착제 층의 정확한 두께에 사용 되는 특정 램프 따라 달라 집니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>PDMS 몰드에서 치료 광학 접착제 제거<ol>
<li>상자 절단기를 사용 하 여 신중 하 게 페 트리 접시 금형 광학 접착제를 휴식. 주의: 상자 커터 블레이드 매우 샤 프 하 고 쉽게 살을 자를 수 있다. 깨진된 접시의 날카로운 가장자리 주위에 작업 하는 경우 주의 해야 합니다.</li>
		<li>튼튼한가 위의 쌍을 사용 하 여 디자인의 가장자리에서 과잉 광학 접착제를 제거.</li>
		<li>광학 접착제 퍽에서 PDMS 몰드는 천천히 껍질. 광학 접착제 표면 및 명확한 테이프로 PDMS 표면 무늬 부분을 보호 합니다.</li>
		<li>1.0 m m 생 검 펀치를 사용 하 여 만들 입구, 출구, 및 드레인 구멍. 명확한 테이프와 꽃무늬 광학 접착제를 보호 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>기판 준비<ol>
<li>새로운 유리 슬라이드, 스핀 코트 두 단계에서 슬라이드에 광학 접착제의 1 mL를 분배: 5 s 다음 20 4000 rpm을 위해 500 rpm s.</li>
		<li>신속 하 게 기판 UV 빛 처리, 전송 및 30 자외선 아래 얇은 광학 접착제 층을 부분적으로 치료 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>기판에 캐스팅 광학 접착제 본드<ol>
<li>광학 접착제 캐스트, 꽃무늬 쪽, 고 기판, 코팅-측면, 청소기 O2 플라즈마에 놓습니다. 플라즈마 20 표면을 청소 540 mTorr에서 s.</li>
		<li>모든 원치 않는 공기 주머니 최소화 되거나 제거 될 때까지 함께 두 처리 표면 눌러 단단히.</li>
		<li>20 분 동안 UV 빛에서 장치는 완전히 치료. 주의: UV 빛에 대 한 적절 한 보호 보호 안경, 연구실 코트, 장갑 등착용.</li>
		<li>18 h 50 ° C에서 뜨거운 접시에 장치를 놓습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>각 장치에 포트 (PE/3) 튜브는 0.58 m m ID 저밀도 폴 리 에틸렌의 6 인치 긴 세그먼트를 삽입 합니다.</li>
	<li>5 분 빠른 세트 에폭시를 사용 하 여 안전한 장소에 튜브. 참고: 옵션: 거품 생성기를 완료 하려면 단계 3.5.1, 3.5.2, 3.6, 3.7를 반복. 거품 생성기 PDMS를 사용 하 여 캐스트와 새로운 유리 슬라이드, 광학 접착제 캐스트 및 준비 기판 대신 각각.</li>
</ol>4. 오일 변위 실험
<ol><li>미세 장치는 거꾸로 한 현미경 장착 된 고속 카메라에 이미지를 준비 합니다. 수정 테이프를 사용 하 여 현미경 무대 장치. 4 X 목표를 사용 하 여, 관심 (아오이)의 지역에 초점.</li>
	<li>주입 액체를 준비 참고: 3 상 시스템에 대 한 염료는 전치 체액 이미지 분석을 위한 색상 대비를 제공를 추가 되어야 합니다.<ol>
<li>부하 원유 또는 모델 10 mL 유리 주사기는 23 장착으로 오일 샘플의 3 mL 게이지 산업 분배 팁. 주사기 펌프 홀더에 주사기를 장악 하 고 주사기 펌프 설정에 적절 한 직경 값 설정.</li>
		<li>부하는 23를 갖춘 3 mL 플라스틱 주사기로 전치 하는 액체의 1 mL 게이지 산업 분배 팁. 주사기 펌프 홀더에 주사기를 장악 하 고 주사기 펌프 설정에 적절 한 직경 값 설정. 참고: 옵션: 거품 생성 실험, 10 m 긴 25 µ m 직경 유리 모 세관 튜브는 N2 가스 탱크에 연결 하 고 보정 곡선으로 가스 압력 필요한 가스 유량에 대 한 원하는 값을 설정. Equilibrate 가스 흐름에 대 일 분을 허용 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>광학 접착제 모델 다공성 미디어 장치 기름으로 포화<ol>
<li>PE/3 튜브에 바늘 끝을 삽입 하 여 전치 유체 소자의 입구에 연결 합니다. 참고: 옵션: 전치 위상으로 거품을 사용 하는 경우 전치 액체 주사기 거품 발생기의 입구에 연결. 23 게이지 산업 분배 팁으로 모 세관 튜브를 삽입 하 고 빠른 세트 에폭시와 환대를 씰링 가스 모 세관 거품 발생기에 두 번째 입구 포트에 연결 합니다. 거품 생성기의 출구 다음 23 게이지 커넥터를 사용 하 여 광학 접착제 장치의 입구에 연결 됩니다.</li>
		<li>PE/3 튜브에 바늘 끝을 삽입 하 여 소자의 입구에 석유로 가득한 주사기를 연결 합니다.</li>
		<li>드레인 포트는 두 체액 두 흐름을 동시에 0.8 mL/h에서 입구 포트에 전치 액체 흐르는 동안 2 mL/h 광학 접착제 장치의 출구 포트에 기름 흐르는 시작. Displacing 액체 팬 들은 다공성 미디어의 정보를 입력 하지 해야 합니다. 20 mL 유리 유리병에 폐수를 수집 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>충분히 빨리 원하는 현상 캡처 프레임 속도로 다공성 미디어 장치에 아오이 촬영 시작 합니다. 전형적인 프레임 속도가 50 fps입니다. 100% 오일 포화 영역의 스틸 이미지를 캡처하십시오.</li>
	<li>신속 하 고 동시에 5 cm 바인더 클램프와 드레인 관을 클램핑 하는 동안가 위를 사용 하 여 기름에 흐르는 PE/3 튜브를 잘라.</li>
	<li>오일 변위 정상 상태에 도달 하거나 카메라 메모리 부족 실행 될 때까지 장치를 침공 하 전치 액체 허용.</li>
</ol>5. 이미지 및 데이터 분석
<ol><li>이미지 J 등 무료 이미지 분석 소프트웨어를 사용 하거나 분석 실험에서 푸티지를 MATLAB에서 이미지 분석 도구 상자를 사용 하 여.<ol>
<li>100% 오일 포화 채널의 스틸 이미지를 사용 하 여, 다공성 미디어 아오이 대 한 %의 단위에 다공성을 계산 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>다음 수식을 사용 하 여 기 공 볼륨을 계산: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56592/56592eq1.jpg">
</li>
	<li>이미지 분석 소프트웨어를 사용 하 여 오일 채도 전체 흐름 공간 실험에서 비디오 영상의 각 프레임의 일부분으로 결정. 두 위상 변위 실험, 대 한 각 프레임에서 전치 단계 채도로 계산 수 있습니다. <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56592/56592eq2.jpg">
</li>
	<li>오일 주입된 액체의 기 공 볼륨 대 %에서 채도의 음모를 준비 참고: 옵션: 3 거품 변위 실험의 시스템 상, 대 한 MATLAB 이미지 분석 도구 상자를 사용 하 여 각 단계에 대 한 특성 RGB 범위를 사용 하 여 색상에 의해 각 displacing 단계를 분류 하. Saturations의 주입된 공 볼륨으로 모든 3 단계를 보여주는 플롯을 준비.</li>
</ol>

<ol>
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저자는 공개 없다.

광학 접착제 micromodels에서 기름 복구 프로세스를 공부이 프로토콜 비 고분자 micromodels-유리 또는 실리콘-, PDMS 미세 소자의 손쉬운 제작 등의 견고성 사이의 균형을 친다. Micromodels 유리 또는 광학 접착제, 달리 PDMS 장치 빛 유기 종에 저항을 부족 합니다. PDMS micromodels가 없습니다 또한 많은 실험을 위한 이상적인 있기 때문에이 소자의 표면에는 불안정 한 일로 속성이 폴리머 매트릭스19...

이 방법의 목적은 시각화 하 고 다중 위상, 다 성분 액체 상호 작용 및 다공성 매체에 있는 복잡 한 기 공-스케일 역학 분석. 유체 흐름 및 다공성 매체에 있는 수송의 많은 년 동안 이러한 시스템 기름 복구, 대수층 수정, 유압 골절1,2, 등 여러 가지 표면 처리에 적용 되는 때문에 3 , 4 , 5. 이러한 복잡 한 기 공 구조를 모방 하기 위해 micromodels를 사용 하 여, 독특한 통찰력 다른 액체 단계와 미디어6,,78 사이 공 수준 동적 이벤트 시각화에 의해 주어진 다 9,,1011.
전통적인 실리 카 기반 micromodels의 제조는 비싼, 시간이 소모 및 도전, 아직 상대적으로 저렴 한, 빠르고 쉽게 대체12,13, 제공 하는 광학 접착제에서 micromodels 건설 , 1415. 다른 폴리머 기반 micromodels와 비교해, 광학 접착제 보다 안정적인 표면 젖 음 특성을 전시 한다. 예를 들어입니다 (PDMS) micromodel 표면 될 것입니다 신속 하 게 소수 일반적인 변위 실험16의 과정. 또한, PDMS의 영의 계수는 반면 광학 접착제의 325 MPa13,,17182.5 MPa 이다. 따라서, 광학 접착제는 덜 유발된 변형 및 채널 실패 압력 하 경향이 있다. 중요 한 것은, 치료 광학 접착제는 훨씬 더 낮은 분자량 유기 구성 요소, 붓기 원유 및 실시18수 빛 용 매를 포함 하는 실험을 수 있는. 전반적으로, 광학 접착제 실리 카 기반 micromodels는 엄청나게 복잡 하거나 비싼 하 고 높은 온도 압력 연구 필요 하지 않은 원유를 포함 하는 변위 연구에 대 한 PDMS에 우수한 대안 이다.
이 책에서 설명한 프로토콜 광학 접착제 micromodels에 대 한 단계별 제조 지침을 제공 하 고 작은 양의 체액의 조작에 성공을 보장 하는 미묘한 속임수를 보고 합니다. 설계 및 제조와 소프트 리소 그래피 광학 접착제 기반된 micromodels의 처음 설명 이다. 다음, 유체 변위 전략은 일반적으로 질량 유량 컨트롤러와 달성 하지 않은 매우 낮은 흐름 속도 대 한 주어 집니다. 다음으로, 대표적인 실험 결과 예를 들어 주어 집니다. 이 실험 밝혀 거품 불안 및 전파 동작 원유 및 이기종 다공성 미디어의 존재입니다. 마지막으로, 일반적인 이미지 프로세싱 및 데이터 분석 보고 됩니다.
방법을 제공 여기 다 상 흐름 및 한정 된 아닌 공간에서 상호 작용 하는 어플리케이션에 대 한 적절 한입니다. 특히,이 메서드는 특성 마이크로 기능 해상도 5 보다 최적화 되어 있으며 700 µ m. 전형적인 흐름 속도 0.1 ~ 1 mL/h의 순서. 원유 또는 수성 기체 유체 주변 조건에서 이러한 최적화 된 매개 변수 순서에 의해 가벼운 솔벤트 변위의 연구,이 프로토콜은 적절 한 해야 합니다.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>3 mL Leur-Lok Syringe</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>14-823-435</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 mL Glass Syringe</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>1482698G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photomask</td>
			<td>CAD/Art Services</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon Wafer</td>
			<td>University Wafer</td>
			<td>452</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propylene-Glycol-Methyl-Ether-Acetate&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>484431-4L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>150 mm Glass Petri Dish</td>
			<td>Carolina Biological Supply</td>
			<td>#721134</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>60 mm Plastic Petri Dish</td>
			<td>Carolina Biological Supply</td>
			<td>#741246</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mask Aligner</td>
			<td>EV Group</td>
			<td>EVG 620</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 mm Biopsy Punch</td>
			<td>Miltex, Plainsboro, NJ</td>
			<td>69031-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Industrial Dispensing Tip</td>
			<td>CML Supply</td>
			<td>Gauge 23</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>IX-71</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasma System</td>
			<td>Harrick Plasma</td>
			<td>PDC-32G</td>
			<td>Plasma cleaner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polydimehtylsiloxane (PDMS)</td>
			<td>Dow Corning, Midland, MI</td>
			<td>SYLGARD 184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Norland Optical Adhesive 81 (NOA81) or (OA)</td>
			<td>Norland Products Inc.</td>
			<td>8116</td>
			<td>Optical adhesive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quick-Set Epoxy</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>4001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Slides</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>Photo resist</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Pump</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>Fusion 400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Capillary Tubing</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>

microfluidic devices for characterizing pore-scale event processes in porous media for oil recovery applications

미세 소자 공부 미세한 규모에서 전송 프로세스에 대 한 다양 한 도구가 있습니다. 수요는 전통적인입니다 (PDMS) 장치에 달리는 낮은 저항 분자 무게 기름 구성 요소 미세 장치에 대 한 존재합니다. 여기,이 속성을 가진 장치를 만들기 위한 손쉬운 방법을 설명 하 고 복구 원유는 거품에 의해 기 공-규모 메커니즘을 조사 하기 위한이 프로토콜의 제품 사용. 패턴은 처음 설계 컴퓨터 지원 설계 (CAD) 소프트웨어를 사용 하 여 투명도 고해상도 프린터에 인쇄. 이 패턴 리소 그래피 절차를 통해 한 감광 다음 전송 됩니다. PDMS 패턴에 캐스팅, 오븐, 치료 이며 몰드를 제거 합니다. Thiol ene 가교 폴리머, 광학 접착제 (OA)로 일반적으로 사용 되는 금형에 부 어 그리고 UV 빛에서 치료는. PDMS 몰드는 광학 접착제 캐스트에서 벗 겨. 유리 기판 다음 준비 하 고 장치의 두 개의 반쪽 함께 보 세. 광학 접착제 기반 장치는 기존의 PDMS 미세 소자 보다 더 강력한. 에폭시 구조는 빛 유기 액체를 포함 하는 실험에 대 한 새로운 가능성을 열고 있는 많은 유기 용 매에 의해 붓기. 또한,이 소자의 표면 습윤 동작 PDMS의 그것 보다 더 안정적입니다. 광학 접착제 미세 소자의 건설은 간단, 아직 PDMS 기반 장치의 제작 보다 점차적으로 더 많은 노력을 요구 한다. 또한, 광학 접착제 장치는 유기 액체에서 안정, 오랜 시간 후 감소 본드 강도 전시 수 있습니다 그들은. 다공성 미디어에 대 한 2 차원 micromodels 역할을 형상에 광학 접착제 미세 소자를 만들 수 있습니다. 이 장치는 향상 된 오일 회수 및 대수층 치료에 관련 된 기 공-규모 메커니즘에 대 한 우리의 이해를 향상 시키기 위해 석유 변위의 연구에 적용 됩니다.

이 예제에서는 실험에 수성 거품 계층된 침투성 대비 이기종 다공성 매체에서 (5.4 cP의 점성)와 40 °의 API 중력 중동 원유를 치환 하 사용 됩니다. PDMS 거품 생성기는 원유로 완전히 포화 이전 되었다 광학 접착제 micromodel에 연결 된다. 그림 1a 는 PDMS에 대 한 포토 마스크의 CAD 디자인 거품 발생기, 포토 레지스트 패턴이 실리콘 웨이퍼 및 완성 된 거품 ?...

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

이 절차의 목표는 쉽고 빠르게 사용자 정의 형상과 저항 유기 액체 기름 복구 연구 하 여 붓기와 미세 장치를 생산 하는입니다. 입니다 형 처음 생성 이며 에폭시 기반 장치를 캐스팅 하는 데 사용 합니다. 대표 변위 연구 보고 됩니다.

다공성 매체에 있는 기 공-규모 이벤트 프로세스 오일 복구 응용 프로그램에 대 한 특성화를 위한 미세 장치

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

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Research

JoVE Journal

Environment

10.3K 조회수.  Rice University. 이 절차의 목표는 쉽고 빠르게 사용자 정의 형상과 저항 유기 액체 기름 복구 연구 하 여 붓기와 미세 장치를 생산 하는입니다. 입니다 형 처음 생성 이며 에폭시 기반 장치를 캐스팅 하는 데 사용 합니다. 대표 변위 연구 보고 됩니다.

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Measurement of H2S in Crude Oil and Crude Oil Headspace Using Multidimensional Gas Chromatography, Deans Switching and Sulfur-selective Detection

A method for the analysis of dissolved hydrogen sulfide in crude oil samples is demonstrated using gas chromatography. In order to effectively eliminate interferences, a two dimensional column configuration is used, with a Deans switch employed to transfer hydrogen sulfide from the first to the second column (heart-cutting). Liquid crude samples are first separated on a dimethylpolysiloxane column, and light gases are heart-cut and further separated on a bonded porous layer open tubular (PLOT) column that is able to separate hydrogen sulfide from other light sulfur species. Hydrogen sulfide is then detected with a sulfur chemiluminescence detector, adding an additional layer of selectivity. Following separation and detection of hydrogen sulfide, the system is backflushed to remove the high-boiling hydrocarbons present in the crude samples and to preserve chromatographic integrity. Dissolved hydrogen sulfide has been quantified in liquid samples from 1.1 to 500 ppm, demonstrating wide applicability to a range of samples. The method has also been successfully applied for the analysis of gas samples from crude oil headspace and process gas bags, with measurement from 0.7 to 9,700 ppm hydrogen sulfide.

Measurement of H2S in Crude Oil and Crude Oil Headspace Using Multidimensional Gas Chromatography, Deans Switching and Sulfur-selective Detection

A multidimensional gas chromatography method for the analysis of dissolved hydrogen sulfide in liquid crude oil samples is presented. A Deans switch is used to heart-cut light sulfur gases for separation on a secondary column and detection on a sulfur chemiluminescence detector.

H의 측정<sub&gt; 2</sub&gt; 원유 및 다차원 가스 크로마토 그래피를 이용하여 원유 헤드 스페이스에서 S는 학장은 전환과 황 선택적 검출

A method for the analysis of dissolved hydrogen sulfide in crude oil samples is demonstrated using gas chromatography. In order to effectively eliminate ...

연구

환경과학

A Gusseted Thermogradient Table to Control Soil Temperatures for Evaluating Plant Growth and Monitoring Soil Processes

Thermogradient tables were first developed in the 1950s primarily to test seed germination over a range of temperatures simultaneously without using a series of incubators. A temperature gradient is passively established across the surface of the table between the heated and cooled ends and is lost quickly at distances above the surface. Since temperature is only controlled on the table surface, experiments are restricted to shallow containers, such as Petri dishes, placed on the table. Welding continuous aluminum vertical strips or gussets perpendicular to the surface of a table enables temperature control in depth via convective heat flow. Soil in the channels between gussets was maintained across a gradient of temperatures allowing a greater diversity of experimentation. The gusseted design was evaluated by germinating oat, lettuce, tomato, and melon seeds. Soil temperatures were monitored using individual, battery-powered dataloggers positioned across the table. LED lights installed in the lids or along the sides of the gradient table create a controlled temperature chamber where seedlings can be grown over a range of temperatures. The gusseted design enabled accurate determination of optimum temperatures for fastest germination rate and the highest percentage germination for each species. Germination information from gradient table experiments can help predict seed germination and seedling growth under the adverse soil conditions often encountered during field crop production. Temperature effects on seed germination, seedling growth, and soil ecology can be tested under controlled conditions in a laboratory using a gusseted thermogradient table.

Traditional thermogradient tables create a range of temperatures across the surface. Welding gussets perpendicular to the surface of a thermogradient table will control temperature in depth increasing possible research applications.

거싯 Thermogradient 표는 토양 프로세스 식물 성장 평가 및 모니터링을위한 토양 온도를 제어하는

Thermogradient tables were first developed in the 1950s primarily to test seed germination over a range of temperatures simultaneously without using a ...

A Lipid Extraction and Analysis Method for Characterizing Soil Microbes in Experiments with Many Samples

Microbial communities are important drivers and regulators of ecosystem processes. To understand how management of ecosystems may affect microbial communities, a relatively precise but effort-intensive technique to assay microbial community composition is phospholipid fatty acid (PLFA) analysis. PLFA was developed to analyze phospholipid biomarkers, which can be used as indicators of microbial biomass and the composition of broad functional groups of fungi and bacteria. It has commonly been used to compare soils under alternative plant communities, ecology, and management regimes. The PLFA method has been shown to be sensitive to detecting shifts in microbial community composition.
An alternative method, fatty acid methyl ester extraction and analysis (MIDI-FA) was developed for rapid extraction of total lipids, without separation of the phospholipid fraction, from pure cultures as a microbial identification technique. This method is rapid but is less suited for soil samples because it lacks an initial step separating soil particles and begins instead with a saponification reaction that likely produces artifacts from the background organic matter in the soil. 
This article describes a method that increases throughput while balancing effort and accuracy for extraction of lipids from the cell membranes of microorganisms for use in characterizing both total lipids and the relative abundance of indicator lipids to determine soil microbial community structure in studies with many samples. The method combines the accuracy achieved through PLFA profiling by extracting and concentrating soil lipids as a first step, and a reduction in effort by saponifying the organic material extracted and processing with the MIDI-FA method as a second step.

The article describes a method that increases throughput while balancing effort and accuracy for extraction of lipids from the cell membranes of microorganisms for use in characterizing both total lipids and the relative abundance of indicator lipids to determine soil microbial community structure in studies with many samples.

많은 샘플을 이용한 실험에서 토양 미생물을 특성화하기위한 지질 추출 및 분석 방법

Microbial communities are important drivers and regulators of ecosystem processes. To understand how management of ecosystems may affect microbial ...

Dispersion of Nanomaterials in Aqueous Media: Towards Protocol Optimization

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and stability of the suspension. In this study, a systematic step-wise approach is carried out to identify optimal sonication conditions in order to achieve a stable dispersion. This approach has been adopted and shown to be suitable for several nanomaterials (cerium oxide, zinc oxide, and carbon nanotubes) dispersed in deionized (DI) water. However, with any change in either the nanomaterial type or dispersing medium, there needs to be optimization of the basic protocol by adjusting various factors such as sonication time, power, and sonicator type as well as temperature rise during the process. The approach records the dispersion process in detail. This is necessary to identify the time points as well as other above-mentioned conditions during the sonication process in which there may be undesirable changes, such as damage to the particle surface thus affecting surface properties. Our goal is to offer a harmonized approach that can control the quality of the final, produced dispersion. Such a guideline is instrumental in ensuring dispersion quality repeatability in the nanoscience community, particularly in the field of nanotoxicology.

Here, we present a step-wise protocol for the dispersion of nanomaterials in aqueous media with real-time characterization to identify the optimal sonication conditions, intensity, and duration for improved stability and uniformity of nanoparticle dispersions without impacting the sample integrity.

수성 미디어에 나노 재료의 분산: 프로토콜 최적화 쪽으로

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and ...

Preparation of DMMTAV and DMDTAV Using DMAV for Environmental Applications: Synthesis, Purification, and Confirmation

Dimethylated thioarsenicals such as dimethylmonothioarsinic acid (DMMTAV) and dimethyldithioarsinic acid (DMDTAV), which are produced by the metabolic pathway of dimethylarsinic acid (DMAV) thiolation, have been recently found in the environment as well as human organs. DMMTAV and DMDTAV can be quantified to determine the ecological effects of dimethylated thioarsenicals and their stability in environmental media. The synthesis method for these compounds is unstandardized, making replicating previous studies challenging. Furthermore, there is a lack of information about storage techniques, including storage of compounds without species transformation. Moreover, because only limited information about synthesis methods is available, there may be experimental difficulties in synthesizing standard chemicals and performing quantitative analysis. The protocol presented herein provides a practically modified synthesis method for the dimethylated thioarsenicals, DMMTAV and DMDTAV, and will help in the quantification of species separation analysis using high performance liquid chromatography in conjunction with inductively coupled plasma mass spectrometry (HPLC-ICP-MS). The experimental steps of this procedure were modified by focusing on the preparation of chemical reagents, filtration methods, and storage.

Preparation of DMMTAV and DMDTAV Using DMAV for Environmental Applications: Synthesis, Purification, and Confirmation

This article presents modified experimental protocols for dimethylmonothioarsinic acid (DMMTAV) and dimethyldithioarsinic acid (DMDTAV) synthesis, inducing dimethylarsinic acid (DMAV) thiolation through mixing of DMAV, Na2S, and H2SO4. The modified protocol provides an experimental guideline, thereby overcoming limitations of the synthesis steps that could have caused experimental failures in quantitative analysis.

DMMTAV 및 환경 응용 프로그램에 대 한 DMAV 를 사용 하 여 DMDTAV 의 준비: 합성, 정화, 및 확인

Dimethylated thioarsenicals such as dimethylmonothioarsinic acid (DMMTAV) and dimethyldithioarsinic acid (DMDTAV), which are produced by the metabolic ...

Experimental Study of the Relationship Between Particle Size and Methane Sorption Capacity in Shale

The amount of adsorbed shale gas is a key parameter used in shale gas resource evaluation and target area selection, and it is also an important standard for evaluating the mining value of shale gas. Currently, studies on the correlation between particle size and methane adsorption are controversial. In this study, an isothermal adsorption apparatus, the gravimetric sorption analyzer, is used to test the adsorption capacity of different particle sizes in shale to determine the relationship between the particle size and the adsorption capacity of shale. Thegravimetric method requires fewer parameters and produces better results in terms of accuracy and consistency than methods like the volumetric method. Gravimetric measurements are performed in four steps: a blank measurement, preprocessing, a buoyancy measurement, and adsorption and desorption measurements. Gravimetric measurement is presently considered to be a more scientific and accurate method of measuring the amount of adsorption; however, it is time-consuming and requires a strict measuring technique. A Magnetic Suspension Balance (MSB) is the key to verify the accuracy and consistency of this method. Our results show that adsorption capacity and particle size are correlated, but not a linear correlation, and the adsorptions in particles sieved into 40 - 60 and 60 - 80 meshes tend to be larger. We propose that the maximum adsorption corresponding to the particle size is approximately 250 &#181;m (60 mesh) in the shale gas fracturing.

We use an isothermal adsorption apparatus, the gravimetric sorption analyzer, to test the adsorption capacity of different particle sizes of shale, in order to find out the relationship between particle size and the adsorption capacity of shale.

입자 크기와 셰 일에서 메탄 수 착 용량 사이의 관계의 실험적 연구

The amount of adsorbed shale gas is a key parameter used in shale gas resource evaluation and target area selection, and it is also an important standard ...

Metal Corrosion and the Efficiency of Corrosion Inhibitors in Less Conductive Media

Material corrosion can be a limiting factor for different materials in many applications. Thus, it is necessary to better understand corrosion processes, prevent them and minimize the damages associated with them. One of the most important characteristics of corrosion processes is the corrosion rate. The measurement of corrosion rates is often very difficult or even impossible especially in less conductive, non-aqueous environments such as biofuels. Here, we present five different methods for the determination of corrosion rates and the efficiency of anti-corrosion protection in biofuels: (i) a static test, (ii) a dynamic test, (iii) a static test with a reflux cooler and electrochemical measurements (iv) in a two-electrode arrangement and (v) in a three-electrode arrangement. The static test is advantageous due to its low demands on material and instrumental equipment. The dynamic test allows for the testing of corrosion rates of metallic materials at more severe conditions. The static test with a reflux cooler allows for the testing in environments with higher viscosity (e.g., engine oils) at higher temperatures in the presence of oxidation or an inert atmosphere. The electrochemical measurements provide a more comprehensive view on corrosion processes. The presented cell geometries and arrangements (the two-electrode and three-electrode systems) make it possible to perform measurements in biofuel environments without base electrolytes that could have a negative impact on the results and load them with measurement errors. The presented methods make it possible to study the corrosion aggressiveness of an environment, the corrosion resistance of metallic materials, and the efficiency of corrosion inhibitors with representative and reproducible results. The results obtained using these methods can help to understand corrosion processes in more detail to minimize the damages caused by corrosion.

The testing of processes associated with material corrosion can often be difficult especially in non-aqueous environments. Here, we present different methods for short-term and long-term testing of corrosion behavior of non-aqueous environments such as biofuels, especially those containing bioethanol.

금속 부식 및 보다 적게 전도성 매체에서 부식 억제제의 효율성

Material corrosion can be a limiting factor for different materials in many applications. Thus, it is necessary to better understand corrosion processes, ...

Characterizing Microbiome Dynamics &#8211; Flow Cytometry Based Workflows from Pure Cultures to Natural Communities

The investigation of pure cultures and monitoring of microbial community dynamics is vital to understand and control natural ecosystems and technical applications driven by microorganisms. Next generation sequencing methods are widely utilized to resolve microbiomes, but they are generally resource and time intensive and deliver mostly qualitative information. Flow cytometric microbiome analysis does not suffer from those disadvantages and can provide relative subcommunity abundances and absolute cell numbers at-line. Although it does not deliver direct phylogenetic information, it can enhance the analysis depth and resolution of sequencing approaches. In sharp contrast to medical applications in both research and routine settings, flow cytometry is still not widely used for microbiome analysis. Missing information on sample preparation and data analysis pipelines may create an entry barrier for the researchers facing microbiome analysis challenges that would often be textbook flow cytometry applications. Here, we present three comprehensive workflows for pure cultures, complex communities in clear medium and complex communities in challenging matrices, respectively. We describe individual sampling and fixation procedures and optimized staining protocols for the respective sample sets. We elaborate the cytometric analysis with a complex research centered and an application focused bench top device, describe the cell sorting procedure and suggest data analysis packages. We furthermore propose important experimental controls and apply the presented workflows to the respective sample sets.

Flow cytometric analysis has proven valuable for investigating pure cultures and monitoring microbial community dynamics. We present three comprehensive workflows, from sampling to data analysis, for pure cultures and complex communities in clear medium as well as in challenging matrices, respectively.

특성화 미생물 역학-Cytometry 워크플로 순수 문화에서 자연 커뮤니티를 기반으로

The investigation of pure cultures and monitoring of microbial community dynamics is vital to understand and control natural ecosystems and technical ...

Single-throughput Complementary High-resolution Analytical Techniques for Characterizing Complex Natural Organic Matter Mixtures

Natural organic matter (NOM) is composed of a highly complex mixture of thousands of organic compounds which, historically, proved difficult to characterize. However, to understand the thermodynamic and kinetic controls on greenhouse gas (carbon dioxide [CO2] and methane [CH4]) production resulting from the decomposition of NOM, a molecular-level characterization coupled with microbial proteome analyses is necessary. Further, climate and environmental changes are expected to perturb natural ecosystems, potentially upsetting complex interactions that influence both the supply of organic matter substrates and the microorganisms performing the transformations. A detailed molecular characterization of the organic matter, microbial proteomics, and the pathways and transformations by which organic matter is decomposed will be necessary to predict the direction and magnitude of the effects of environmental changes. This article describes a methodological throughput for comprehensive metabolite characterization in a single sample by direct injection Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FTICR-MS), gas chromatography mass spectrometry (GC-MS), nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS), and proteomics analysis. This approach results in a fully-paired dataset which improves statistical confidence for inferring pathways of organic matter decomposition, the resulting CO2 and CH4 production rates, and their responses to environmental perturbation. Herein we present results of applying this method to NOM samples collected from peatlands; however, the protocol is applicable to any NOM sample (e.g., peat, forested soils, marine sediments, etc.).

This protocol describes a single throughput for complementary analytical and omics techniques culminating in a fully-paired characterization of natural organic matter and microbial proteomics in different ecosystems. This approach permits robust comparisons for identifying metabolic pathways and transformations important for describing greenhouse gas production and predicting responses to environmental change.

복잡 한 자연 유기 물질 혼합물을 특성화에 대 한 단일 처리량 보완 고해상도 분석 기법

Natural organic matter (NOM) is composed of a highly complex mixture of thousands of organic compounds which, historically, proved difficult to ...

Combining Fluidic Devices with Microscopy and Flow Cytometry to Study Microbial Transport in Porous Media Across Spatial Scales

Understanding the transport, dispersion and deposition of microorganisms in porous media is a complex scientific task comprising topics as diverse as hydrodynamics, ecology and environmental engineering. Modeling bacterial transport in porous environments at different spatial scales is critical to better predict the consequences of bacterial transport, yet current models often fail to up-scale from laboratory to field conditions. Here, we introduce experimental tools to study bacterial transport in porous media at two spatial scales. The aim of these tools is to obtain macroscopic observables (such as breakthrough curves or deposition profiles) of bacteria injected into transparent porous matrices. At the small scale (10-1000 &#181;m), microfluidic devices are combined with optical video-microscopy and image processing to obtain breakthrough curves and, at the same time, to track individual bacterial cells at the pore scale. At larger scale, flow cytometry is combined with a self-made robotic dispenser to obtain breakthrough curves. We illustrate the utility of these tools to better understand how bacteria are transported in complex porous media such as the hyporheic zone of streams. As these tools provide simultaneous measurements across scales, they pave the way for mechanism-based models, critically important for upscaling. Application of these tools may not only contribute to the development of novel bioremediation applications but also shed new light on the ecological strategies of microorganisms colonizing porous substrates.

Breakthrough curves (BTCs) are efficient tools to study the transport of bacteria in porous media. Here we introduce tools based on fluidic devices in combination with microscopy and flow cytometric counting to obtain BTCs.

유체 장치를 현미경 검사법과 유동 세포측정과 결합하여 공간 저울을 가로지르는 다공성 미디어에서 미생물 수송을 연구합니다.

Understanding the transport, dispersion and deposition of microorganisms in porous media is a complex scientific task comprising topics as diverse as ...