Multiphase flow displacement application of novel green nanoparticle synthesis in glycerol and reconfigurable nanoemulsions in reservoir-on-a-chip

Nanoparçacılar (NP), nanoakışkanlar ve su içerisinde yağ (O/W) nano/mikro emülsiyonları, ileri petrol kazanımı (EOR) gibi çok fazlı akış sürülme (akış yer değiştirmesi) uygulamalarındaki potansiyel kullanımları olduğu için yoğun bir şekilde araştırılmıştır. Bununla birlikte, metal nanoparçacıkların ve yağ içinde su nanoemülsiyonlarının (W/O) potansiyeli, altta yatan mekanizmaların yeterince incelenmemesi nedeniyle tam olarak açığa çıkarılmamıştır. Dahası, çoğu nanoakışkan rezervuarlarda toksisite riski oluşturur ve geleneksel olarak sentezlenen nanoakışkanların yüksek polidispersite indeksi, yer değiştirme verimliliğini olumsuz etkiler. Bu calısmada, akış sürülme verimliliklerinin etkisini araştırmak icin ultra-küçük gümüş nanopartiküllerden (NP'ler) olusan yeni nesil bir yesil nanoakışkan ve yeniden şekillendirilebilir nanoemulsiyonları iceren iki enjeksiyon sıvısı sentezlendi. Gümüş NP'lerin sentezi, özel tasarlanmış bir mikroakışkan (MF) çip içinde, 18 omega şekilli mikro-mikser kullanılarak gerçekleştirildi. Bu sentezde, umut vadeden yeşil çözgen ve çeşitli konsantrasyonlarda (10-80 %) indirgeyici madde olarak gliserol kullanıldı ve aynı anda toplu sentezden elde edilen sonuçların karşılaştırılması yapıldı. İlginç bir şekilde, deney bulguları, farklı parametreleri değiştirerek, küresel gümüş nanoparçacıklarının ortalama çapının <2 nm olduğunu gösterdi; bu durum tüm gliserol konsantrasyonlarında (%10-80) ve değişkenlerde gözlemlendi ve geleneksel sentezle karşılaştırıldığında (10 kat daha büyük parçacıklar veren) ultra-küçük nanoparçacıklar elde edildi. Sentez daha sonra Dinamik Işık Saçılması (DLS), UV-görünür spektroskopisi ve Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) ile doğrulandı. Ardından, yer değiştirme verimlilikleri, gerçek zamanlı görselleştirme, nicelendirme ve gözenek ölçeğinde araştırma için floresans ile doldurulmuş bir çip platformunda (rezervuar üzerinde) incelendi. Nanoakışkan için ölçüm verileri, viskozitenin ve NP'lerin boyutunun artması ile ıslanabilirlik değişikliği ve IFT azalmasını ortaya çıkardı. IFT'nin sürükleme verimlilikleri üzerinde belirgin bir etkisi gözlemlenmedi, ancak enjeksiyon sıvılarının temas açısı, 2 dakika içinde bir yağlı-ıslanabilir durumdan (101°-113°) orta derecede ıslanabilir bir duruma (90°-97°) kaydı. Kısa bir süre içinde orta derecede ıslanabilirliğe doğru bir kayma, AgNPs'nin yapısal ayırma basıncı ile yağ gangliyonlarını yerinden etme etkisini gösterdi. Kritik bir gliserol viskozitesinin (30 %) mikroakışkanlarda sentezlenen nanosıvıda (%1.7 nm) sürülme verimini %5 artırmak için ve masaüstü sentezlenen nanosıvıda (3.3 nm) %8 artırmak için önemli olduğu gözlemlendi. Son olarak, bu tez çalışması kapsamında, SiO2 ve Poli[dimetilsiloksan-ko-(3-aminopropil)metilsiloksan] kopolimer arasındaki NP-sürfaktan birimleri, yeniden şekillendirebilir nanoemülsiyonların sentezi için araştırıldı. Buckling olayı pH 5 ile 6 arasında doğrulandı ve nanoemülsiyonlar, pH 3, 5, 6 ve 8'de (pH 3 ve 8 kontrol grupları olarak alındı) 3 farklı Yağ: NP konsantrasyonu olan, yani 80:20, 70:30 ve 60:40 oranlarında sentezlendi. Sürülme verimliliği, sırasıyla 60:40 < 70:30 < 80:20, olarak giderek arttı; en yüksek sürülme verimliliği, 80:20 nanoemülsiyonlarının pH 5, pH 6 ve pH 5 durumlarında sırasıyla elde edildi.