3D打印微流體技術助OIST為石油工業(yè)每年節(jié)省數(shù)百萬美元

近日，沖繩科學技術大學研究生院（OIST）的研究人員與利物浦大學的研究小組合作，實現(xiàn)了最新的突破。研制的3D打印微流體裝置可以用來研究液體在流動時或在彎曲路徑周圍流動的行為，以及如何減少形成的渦流以提高流體泵送過程的效率。

簡單的說，“Newtonian”流體就像水一樣，流動得非常快，或者沿著一條曲線的路徑移動，在這個過程中往往會形成旋渦。這些旋渦的形成增加了液體移動時的“拖曳力”，這意味著需要更多的能量來將流體沿期望的方向移動。這在一定程度上需要支出額外的能源成本。在諸如輸油管道或下水道管道等大型基礎設施中，需要額外的輸入功率來產生足夠的壓力來泵送流體，這意味著該過程比其他方式更昂貴。

早在20世紀40年代，工業(yè)抽油系統(tǒng)的一個解決這個問題的方法是向油中添加少量的聚合物。這意味著漩渦的強度降低了，所以油將以相同的速度流動，而且泵送壓力降低，從而節(jié)省能源和成本。盡管此方法有效，但仍然存在許多問題，關于聚合物如何在物理層面上工作。

為了進一步探索這個問題，研究人員使用了3D打印的“微流體”裝置，一小塊含有一對微觀穿越通道的玻璃，這些通道的寬度并不比人的頭發(fā)寬。在顯微鏡下，他們可以看到極端細節(jié)形成的渦旋，追蹤它的運動，看看加入少量聚合物如何改變流體的運動方式。在流體中僅需要百萬分之一的聚合物，以幫助其更流暢地流動。

OIST團隊在利物浦的合作者創(chuàng)建了微流體實驗的計算機模擬，以便準確理解聚合物分子引入對流動的影響。“在模擬的幫助下，我們能夠清楚地顯示出聚合物在流動的特定區(qū)域中的伸展位置，以及它如何抑制渦流的形成。”O(jiān)IST的Micro / Bio / Nanofluidics Unit領導者Simon Haward博士說。

3D打印的微流體研究的發(fā)現(xiàn)可以在許多不同的領域中有廣泛的潛在應用。除了幫助優(yōu)化石油工業(yè)或污水處理廠的抽水基礎設施，醫(yī)療人員還可以使用它來改善心臟病患者的血液循環(huán)。

來源：3D虎
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