為石油工業(yè)降成本日英共造3D打印微流體裝置

2017-12-05 09:33:00來源：3D虎關(guān)鍵詞：3D打印微流體裝置高精度3D打印閱讀量：30172

導(dǎo)讀：日前，日本沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)與英國利物浦大學(xué)合作研發(fā)3D打印微流體裝置，使他們能夠研究液體在流動(dòng)時(shí)或在彎曲路徑周圍流動(dòng)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。

　　【中國智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】日前，日本沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)與英國利物浦大學(xué)合作研發(fā)3D打印微流體裝置，使他們能夠研究液體在流動(dòng)時(shí)或在彎曲路徑周圍流動(dòng)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。3D打印的微流體研究的發(fā)現(xiàn)可以在許多不同的領(lǐng)域中有廣泛的潛在應(yīng)用。

　　近日，沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院(OIST)的研究人員與利物浦大學(xué)的研究小組合作，實(shí)現(xiàn)了微流控技術(shù)新的突破。他們的3D打印微流體裝置使他們能夠研究液體在流動(dòng)時(shí)或在彎曲路徑周圍流動(dòng)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(dòng)得非?？欤蛘哐刂粭l曲線的路徑移動(dòng)，在這個(gè)過程中往往會(huì)形成旋渦。這些旋渦的形成增加了液體移動(dòng)時(shí)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(dòng)。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(chǔ)設(shè)施中，需要額外的輸入功率來產(chǎn)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(jì)40年代，工業(yè)抽油系統(tǒng)的一個(gè)解決這個(gè)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(qiáng)度降低了，所以油將以相同的速度流動(dòng)，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(guān)于聚合物如何在物理層面上工作。

　　為了進(jìn)一步探索這個(gè)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(duì)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，他們可以看到細(xì)節(jié)形成的渦旋，追蹤它的運(yùn)動(dòng)，看看加入少量聚合物如何改變流體的運(yùn)動(dòng)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(dòng)。

　　OIST團(tuán)隊(duì)在利物浦的合作者創(chuàng)建了微流體實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)模擬，以便準(zhǔn)確理解聚合物分子引入對(duì)流動(dòng)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(dòng)的特定區(qū)域中的伸展位置，以及它如何抑制渦流的形成。”OIST的Micro / Bio / Nanofluidics UnitSimon 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(lǐng)域中有廣泛的潛在應(yīng)用。除了幫助優(yōu)化石油工業(yè)或污水處理廠的抽水基礎(chǔ)設(shè)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)。

　　(原標(biāo)題：OIST借3D打印的微流體技術(shù)研究液體中的旋渦，為石油工業(yè)節(jié)省成本！)

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