[发明专利]一种表面湿润性可变的微观孔隙模型及其制作和使用方法

权利要求书

1.一种表面湿润性可变的微观孔隙模型，其特征在于，包括由上而下依次叠放的上层盖板(1)、上层垫层(2)、微观模型上部图案层(3)、微观模型下部水平层(4)和底层盖板(5)，所述上层盖板(1)和底层盖板(5)均由透明材料制成，所述上层垫层(2)的材质为聚二甲基硅氧烷，微观模型上部图案层(3)和下部水平层(4)材质均为NOA系列光学胶微观模型上部图案层(3)上设有微观模型主体图案(11)、水相注入孔(9)、缓冲孔(10)和油相注入孔(12)，所述上层盖板(1)设有与三个分别与所述水相注入孔(9)、缓冲孔(10)和油相注入孔(12)对应的注射孔(6)。

2.根据权利要求1所述的表面湿润性可变的微观孔隙模型，其特征在于，所述上层盖板(1)和底层盖板(5)均由透明有机玻璃制成。

3.根据权利要求1所述的表面湿润性可变的微观孔隙模型，其特征在于，所述微观模型主体图案(11)为10mm×5mm的矩形，微观模型主体图案(11)的厚度为30μm至50μm。

4.根据权利要求1所述的表面湿润性可变的微观孔隙模型，其特征在于，所述微观模型主体图案(11)为2D孔隙模型。

5.根据权利要求1所述的表面湿润性可变的微观孔隙模型，其特征在于，所述上层盖板(1)和底层盖板(5)通过螺钉(8)连接。

6.一种权利要求1-5任意一项表面湿润性可变的微观孔隙模型的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(一)模具制作：加工掩膜板，再通过紫外光刻方法制作光刻胶模具，然后将聚二甲基硅氧烷液倒入光刻胶模具中，固化后得到PDMS模具；

(二)微观模型制作：在PDMS模具中滴入NOA81紫外固化胶，经365nm紫外光照射固化后，即得到微观模型上部图案层(3)；再在载玻片上涂抹NOA81紫外固化胶，同样经365nm紫外照射固化后，即得到微观模型下部水平层(4)；

(三)微观模型表面湿润性修饰：将微观模型上部图案层(3)和下部水平层(4)通过双波长高强度紫外光进行照射，根据实际实验条件选择合适的照射时间进行处理，接触角范围能够覆盖5°至120°的整个区间；

(四)微观模型固定：将微观模型上部图案层(3)放置于下部水平层上方(4)，微观模型上部图案层(3)上方放置上层垫层(2)，再将上层盖板(1)的三个注射孔(6)对准水相注入孔(9)，缓冲孔(10)和油相注入孔(12)，底部盖板(5)置于最下方，将上层盖板(1)和底部盖板(5)用螺钉(8)固定，即得到制作好的微观模型。

7.根据权利要求6所述的表面湿润性可变的微观孔隙模型的制作方法，其特征在于，所述步骤(一)中的紫外光刻技术，其曝光时间为16s，显影时间为5分钟。

8.根据权利要求6所述的表面湿润性可变的微观孔隙模型的制作方法，其特征在于，所述步骤(三)中的紫外光照射时间，对于水-油两相的驱排实验，照射时间应控制在100s以内，使硅油-水-基底三相接触角大于90°；对于渗吸实验，照射时间应大于100s，使接触角范围控制在90°以内。

9.一种权利要求1-5任意一项表面湿润性可变的微观孔隙模型的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(一)将水相注入孔(9)和油相注入孔(12)分别与管路连接，注射泵中分别吸入适量硅油和去离子水，先从油相注入孔(12)中注入高粘度硅油，待硅油从缓冲孔(10)中流出时停止注入；

(二)从水相注入孔(9)中注入染色去离子水，待染色去离子水从缓冲孔(10)中流出时暂停注入；

(三)用胶水封住缓冲孔(10)，待胶水固化后，将微观模型放置于高速相机下，开启注射泵，从水相注入孔(9)处注入染色去离子水，相机实时进行拍照，以便后期分析。