이 프로토콜은 캔자스 대학과 와이오밍 대학 간의 다분야 협력 노력입니다. 우리는 고압 미세 유체를 사용하여 특허받은 폴리 전기 분해 복합 나노 입자를 테스트해야 했습니다. 그리고 연구 그룹과 Aryana 박사의 연구 그룹 간의 공동 협력을 시작하여 최첨단 시설을 활용하기 시작했습니다.
우리는이 프로젝트의 자금 조달 부분에 대한 NSF를 인정하고,이 프로젝트에 필요한 시설과 지원을 제공하는 고등 또는 복구 프로그램에 감사드립니다. 또한, 이 작품은 부분적으로 CMCUF와 에너지 프론티어 연구 센터가 DOE에 의해 투자지원되었다. 이 프로토콜과 복잡한 투과성 미디어와 그들의 고압 조건을 대리하는 응용 프로그램은 와이오밍 대학에서 하나와 캔자스 대학에서 다른 두 연구 그룹 사이의 협력의 결과입니다.
이 프로토콜 세부 사항, 클린 룸 시설이없는 강력한 미세 유체 플랫폼에 대한 제작 절차. 이 플랫폼을 사용하면 고압 조건에서 복잡한 형상에서 흐름을 직접 시각화할 수 있습니다. 설명된 기술은 지하 미디어의 구조를 모방하고 CO2 사용 및 저장 중에 발생하는 고압 조건을 견딜 수 있는 유리 기판에서 복잡한 채널 네트워크에 노후화하는 데 사용할 수 있습니다.
이 방법은 CCUS의 맥락에서 불투과성 매체에서 복잡한 유체의 교차 및 운송에 대한 통찰력을 제공하는 데 사용될 수 있습니다. 이 프로토콜을 수행할 때 환자와 극한의 주의는 제조 과정에서 신체적 상해와 실패의 위험을 최소화하기 위해 필요합니다. 이 방법을 시각적으로 데모하면 성공적인 실행에서 중요한 단계를 효과적으로 통신할 수 있습니다.
먼저 적절한 양의 크롬 에칭 솔루션을 비커에 붓고 약 섭씨 40도까지 가열합니다. 그런 다음 크롬과 사진 저항으로 덮인 보로실리케이트 기판의 측면에 마스크를 직접 놓습니다. 기하학적 패턴을 기질과 마스크의 스택을 UV 광에 노출시킴으로써 사진 저항층으로 옮겨 놓습니다.
자외선 단계에서 포토 마스크와 기판 스택을 제거한 다음 포토 마스크를 제거하고 약 40초 동안 기판과 개발자 솔루션을 침수합니다. 캐스케이드는 기판 위에 그리고 그 표면의 모든 위에 적어도 세 번 을 흐르고 기판을 헹구는다. 기판을 건조시키는 후 예열된 크롬 에탕트에 약 40초 동안 침수하여 사진 저항에서 크롬 층으로 패턴을 전달합니다.
용액에서 기판을 제거하고, 계단식 물을 분해한 물로 헹구고 건조시키십시오. 브러시를 사용하여 여러 층의 HMDS를 기판의 발견된 얼굴에 적용하여 건조시합니다. 프라이머 위에 사진 저항의 한 층을 적용한 다음 30 ~40 분 동안 60 ~ 90도의 오븐에 기판을 놓습니다.
그 후, 원하는 채널 깊이에 기초하여 미리 정해진 시간 동안 에탕트 용액에 패턴 기판을 둡니다. 에티에서 기판을 제거, 핀셋의 용매 저항 쌍을 사용하여 캐스케이드는 탈이온 화 물로 헹구. 기판을 65°C로 예열된 NMP 용액에 약 30분간 노출하여 사진 저항을 제거합니다.
캐스케이드는 아세톤으로 헹구고 에탄올과 탈온화된 물로 헹구는다. 깨끗한 기판을 크롬 에트에 놓고 약 섭씨 40도까지 가열하여 약 1분간 가열합니다. 그런 다음 레이저 스캐닝, 공초점 현미경 을 사용하여 채널 깊이를 특성화합니다.
에칭 기판에 커버 플레이트를 정렬하여 빈 보로실리케이트 기판에 입구 및 출구 구멍의 위치를 표시합니다. 마이크로 연마 샌드 블래스터와 50 마이크로 미터 알루미늄 산화물 마이크로 샌드 블라스팅 미디어를 사용하여 표시된 위치에 구멍을 뚫습니다. 캐스케이드는 에칭 된 기판과 변질 된 물로 커버 플레이트를 모두 헹구습니다.
그런 다음 1-4개의 과산화수소 황산 피라냐 용액을 끓여서 10분 동안 용액에 기판과 커버 플레이트를 담급한다. 기판과 커버 플레이트를 헹구고 버퍼 에티에 30~40초 동안 침수하고 다시 헹구십시오. 다음으로, 기판과 커버 플레이트를 6-1물, 과산화수소, 염산 용액으로 10분간 담그고 약 75도까지 가열한다.
기판을 누르고 서로 를 단단히 덮은 다음 용액에서 제거하여 캐스케이드를 헹구고 탈이온된 물에 담급합니다. 기판과 커버 플레이트가 서로 단단히 부착되어 있는지 확인하고 서로 누르고 조심스럽게 물에서 제거하십시오. 기판과 커버 플레이트를 디수에 담그고 둘 사이에 기포가 관찰되지 않을 때까지 절차를 반복한다.
스택 기판을 두 개의 부드러운 1.5 센티미터 두께의 유리 세라믹 플레이트 사이에 배치하여 접합을 합니다. 유리 세라믹 플레이트를 합금 x로 만든 두 개의 금속 판 사이에 놓습니다. 유리 웨이퍼와 세라믹 금속 홀더가 중심이 되도록 합니다.
손으로 견과류를 조이고 약 100섭에서 60 분 동안 진공 챔버에 홀더를 놓습니다. 그런 다음 챔버에서 홀더를 제거하고 조심스럽게 견과류를 조입니다. 홀더를 용광로 안에 놓고 원고 의 지시에 따라 난방 프로그램을 실행합니다.
용광로에서 열 보전 미세 유체 장치를 제거하고 물로 헹구습니다. 그런 다음 목욕은 1 시간 동안 염산으로 초음파 처리합니다. 이산화탄소와 물 펌프의 탱크를 실험에 충분한 유체로 채우고 주사기를 사용하여 염수 축적기 및 유동선을 계면활성제 용액으로 채웁니다.
포화 된 미세 유체 장치를 압력 방지 홀더에 놓고 0.01 인치 내경 튜브를 사용하여 입구 및 콘센트 포트를 적절한 라인에 연결합니다. 염수와 이산화탄소 라인의 온도를 원하는 온도로 제어하는 순환 목욕의 온도를 높입니다. 백압력 레귤레이터의 출구에서 연속 흐름을 유지하면서 백압력과 염수 펌프 압력을 점진적단계로 동시에 늘립니다.
최대 7.38 메가 파스칼의 압력을 높이고 펌프를 중지합니다. 이산화탄소 라인 압력을 7.38메가 파스칼 이상의 압력으로 늘린 다음 이산화탄소 밸브를 열고 고압 계면활성제 용액과 혼합된 초임계 이산화탄소가 인라인 믹서를 통해 흐르고 폼을 생성할 수 있도록 합니다. 장치 내부에서 흐름이 완전히 개발되고 채널이 포화될 때까지 기다립니다.
카메라를 켜서 채널 내부의 흐름에 대한 자세한 이미지를 캡처합니다. UV 리소그래피 미세 유체 장치의 이산화탄소 폼 수송 및 안정성, 처음 20분 동안 의 발생 및 절연이 여기에 도시된다. 마이크로 균열을 가로 질러 이동 된 다상 과 거품은 마이크로 골절을 통해 생성되었다.
이 폼은 선택적 레이저 유도 에칭 미세 유체 장치에서 생성되었으며, 유량이 없는 주변 조건에서 시작하여 고유량및 낮은 유량으로 매우 중요한 이산화탄소 폼을 완전히 개발했습니다. 발포 분포와 안정성은 처음 20분 동안 의 수중 및 격리 중에 저수지 조건하에서 이미지화되었다. 거품 직경의 분포는 원시 이미지, 사후 처리 된 이미지 및 이들의 비나라이즈 등가물을 사용하여 수행 된 폼 미세 구조의 이미지 J.Quantification을 사용하여 결정되었다.
이 실용적인 을 시도할 때는 원하는 패턴이 올바르게 전달되도록 노란색 표시등 아래 크롬 레이어의 패턴을 주의 깊게 검사하는 것이 중요합니다. 이러한 방법의 변형은 직접 시각화를 통해 복잡한 유체의 흐름의 물리학의 이해를 개발하기 위해 오일, 폴리머 솔루션 및 낮은 염분 염수의 고압 주입을 포함한다.
