本文涉及流體界面測(cè)量領(lǐng)域，尤指一種不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、液液界面電荷密度與界面電動(dòng)電位一般成正比，是衡量膠體分散系穩(wěn)定性的關(guān)鍵參數(shù)，被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、石油和化學(xué)工程等工業(yè)和研究領(lǐng)域。特別地，在非常規(guī)油氣開采過程中，離子驅(qū)是一種利用含有化學(xué)離子的驅(qū)替液提高油藏采收率的方法，驅(qū)替液與油滴及巖石的雙電層靜電相互作用對(duì)驅(qū)替過程有重要影響；在非接觸式地質(zhì)探測(cè)中，以界面帶電為基礎(chǔ)的流動(dòng)電勢(shì)方法是獲得地下水和礦物資源分布的重要方法；在食品藥品化工生產(chǎn)中，液液界面帶電量對(duì)控制乳液和懸浮液體系的穩(wěn)定性十分重要。因此，對(duì)液液界面電荷密度的清晰認(rèn)識(shí)對(duì)促進(jìn)石油勘探開發(fā)、地質(zhì)探測(cè)和化工生產(chǎn)十分重要。

2、目前已經(jīng)有針對(duì)不混溶液體的液液界面的電荷密度測(cè)量方法，但具有一定局限性。第一，其基于內(nèi)壁面具有聚合物涂層的流道進(jìn)行測(cè)量，以避免流道內(nèi)壁材料與液體之間的固液界面對(duì)流道內(nèi)液液界面的干擾，需要對(duì)流道進(jìn)行聚合物涂覆處理，測(cè)量方法繁瑣且復(fù)雜；第二，現(xiàn)有的測(cè)量方法中，流動(dòng)電勢(shì)由位于儲(chǔ)液容器中的電極測(cè)量，并不能代表真實(shí)的流道內(nèi)液體的流動(dòng)電勢(shì)，導(dǎo)致獲得的電荷密度準(zhǔn)確性低，而且對(duì)連接流道和儲(chǔ)液池的管線尺寸有嚴(yán)格的要求，增加了測(cè)量難度；第三，現(xiàn)有的測(cè)量方法基于表面電導(dǎo)原理，適用于數(shù)值較大的電荷密度測(cè)量，而且適用于較窄的流道尺寸，對(duì)于測(cè)量裝置的限制較為嚴(yán)格，難以推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量方法、裝置和系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了對(duì)測(cè)量裝置的要求，提高了不混溶液體界面電荷密度測(cè)量的準(zhǔn)確性，適用范圍廣，易于推廣應(yīng)用。

2、一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量方法，包括：

3、獲取微流動(dòng)芯片中并行流道的多組數(shù)據(jù)，其中，每一組數(shù)據(jù)包括并行流道兩端的第一液體壓降和第一液體電勢(shì)降，所述并行流道內(nèi)并排流動(dòng)有互相不混溶的第一液體和第二液體；

4、基于所述多組數(shù)據(jù)，以所述第一液體壓降為橫坐標(biāo)，以所述第一液體電勢(shì)降為縱坐標(biāo)進(jìn)行曲線擬合，獲得所擬合的曲線的斜率α；

5、根據(jù)公式獲得液液界面的電荷密度；

6、其中，所述液液界面為所述并行流道中所述第一液體和第二液體之間的界面；ql-l代表所述電荷密度，μ代表所述第一液體的動(dòng)力粘度，σ0代表所述第一液體的體電導(dǎo)率，h代表所述并行流道的總高度，β代表所述并行流道的幾何參數(shù)，β＝6w/h2，w代表所述并行流道的總寬度，h<<w；qs-l,eff代表所述第一液體與所述并行流道的內(nèi)壁面材料之間的等效固液界面電荷密度；所述第一液體電勢(shì)降由位于所述并行流道內(nèi)的微電極對(duì)所述第一液體進(jìn)行原位測(cè)量而獲得，γ代表預(yù)先獲得的所述第一液體壓降占所述微流動(dòng)芯片壓降的百分比，所述并行流道的長(zhǎng)度小于預(yù)設(shè)長(zhǎng)度閾值。

7、另一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量裝置，包括處理器和存儲(chǔ)器：

8、所述存儲(chǔ)器用于保存不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量程序；

9、所述處理器用于讀取所述不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量程序，并進(jìn)行如上述實(shí)施例所述的不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量方法。

10、另一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量系統(tǒng)，包括：微流動(dòng)芯片、如上述實(shí)施例所述的不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量裝置、互相不混溶的第一液體和第二液體；

11、所述微流動(dòng)芯片包括并行流道和位于所述并行流道內(nèi)的微電極，所述并行流道的長(zhǎng)度小于預(yù)設(shè)長(zhǎng)度閾值；

12、所述并行流道用于所述第一液體和所述第二液體的并排流動(dòng)，所述并行流道的總高度為h，所述并行流道的總寬度為w，所述并行流道的幾何參數(shù)為β＝6w/h2，h《w；

13、所述微電極用于對(duì)所述并行流道內(nèi)的所述第一液體進(jìn)行原位測(cè)量獲得第一液體電勢(shì)降，并發(fā)送給所述不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量裝置，其中，所述第一液體與所述并行流道的內(nèi)壁面材料的等效固液界面電荷密度為qs-l,eff；

14、所述不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量裝置用于獲得所述并行流道的多組數(shù)據(jù)，每一組數(shù)據(jù)包括并行流道兩端的第一液體壓降和所述第一液體電勢(shì)降；并基于所述多組數(shù)據(jù)以所述第一液體壓降為橫坐標(biāo)，以所述第一液體電勢(shì)降為縱坐標(biāo)進(jìn)行曲線擬合，獲得所擬合的曲線的斜率α；并根據(jù)公式獲得液液界面的電荷密度；其中，所述液液界面為所述第一液體和第二液體之間的界面；ql-l代表所述電荷密度，μ代表所述第一液體的動(dòng)力粘度，σ0代表所述第一液體的體電導(dǎo)率，γ代表預(yù)先獲得的所述第一液體壓降占所述微流動(dòng)芯片壓降的百分比。

15、與相關(guān)技術(shù)相比，本申請(qǐng)實(shí)施例的不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量方法、裝置和系統(tǒng)，采用位于微流動(dòng)芯片并行流道內(nèi)的微電極測(cè)量電勢(shì)，能夠代表真實(shí)的第一液體電勢(shì)降，提高了不混溶液體界面電荷密度測(cè)量的準(zhǔn)確性，適用于各種數(shù)值范圍的不混溶液體界面電荷密度測(cè)量，對(duì)流道內(nèi)壁材料和流道寬度均沒有任何限定，解除了對(duì)并行流道的內(nèi)壁面材料、并行流道寬度以及所述微流動(dòng)芯片之外流體管線長(zhǎng)度的限制，簡(jiǎn)化了對(duì)測(cè)量裝置的要求，易于推廣應(yīng)用。

16、本申請(qǐng)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本申請(qǐng)而了解。本申請(qǐng)的其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書以及附圖中所描述的方案來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量方法，其特征在于，所述獲取微流動(dòng)芯片中并行流道的多組數(shù)據(jù)，包括：

3.如權(quán)利要求2所述的不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量方法，其特征在于，所述獲取所述并行流道兩端的所述第一液體電勢(shì)降，包括：

4.如權(quán)利要求3所述的不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量方法，其特征在于：

5.如權(quán)利要求1所述的不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量方法，其特征在于，所述根據(jù)公式獲得液液界面的電荷密度，包括：

6.如權(quán)利要求1所述的不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量方法，其特征在于：

7.一種不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量裝置，包括處理器和存儲(chǔ)器，其特征在于：

8.一種不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括：微流動(dòng)芯片、如權(quán)利要求7所述的不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量裝置、互相不混溶的第一液體和第二液體；

9.如權(quán)利要求8所述的不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：還包括壓力發(fā)生裝置和電流計(jì)；

10.如權(quán)利要求8所述的不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
一種不混溶液體界面電荷密度原位測(cè)量方法、裝置和系統(tǒng)，所述方法包括：獲取微流動(dòng)芯片中并行流道的多組數(shù)據(jù)，包括并行流道兩端的第一液體壓降和第一液體電勢(shì)降，并行流道內(nèi)并排流動(dòng)有互相不混溶的第一液體和第二液體，以第一液體壓降為橫坐標(biāo)，以第一液體電勢(shì)降為縱坐標(biāo)進(jìn)行曲線擬合，獲得斜率α，根據(jù)公式獲得液液界面的電荷密度，液液界面為第一液體和第二液體之間的界面；Q<subgt;s?l,eff</subgt;代表第一液體與所述并行流道的內(nèi)壁面材料之間的等效固液界面電荷密度，第一液體電勢(shì)降由位于并行流道內(nèi)的電極對(duì)第一液體進(jìn)行原位測(cè)量而獲得，簡(jiǎn)化了對(duì)測(cè)量裝置的要求，提高了不混溶液體界面電荷密度測(cè)量的準(zhǔn)確性，適用于各種數(shù)值范圍的電荷密度測(cè)量，易于推廣應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：王沫然,黃云帆
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/29