微流控多孔介质中聚合物溶液的孔隙尺度流动表征

聚合物溶液常用于提高石油采收率与地下水修复，以改善被困非水相流体的采收。然而，由于对多孔介质中流动的理解不完整，其应用受到限制。弯曲的孔隙结构施加剪切与拉伸，使聚合物伸长；此外，流动常处于大 Weissenberg 数 Wi 下，此时聚合物弹性反而强烈改变流动。尽管 Reynolds 数 Re 较低，这种动态伸长甚至可产生具有强烈时空波动的流动不稳定性。遗憾的是，宏观方法在表征孔隙尺度流动方面能力有限。因此，理解聚合物构象、流动动力学与孔隙几何如何共同决定这些非平凡流型并影响宏观输运仍是一项突出挑战。在此，我们描述微流控工具如何阐明高 Wi 与低 Re 下多孔介质中聚合物溶液流动的基础物理。具体而言，微流控研究阐明了稳态与非稳态流动行为如何依赖于孔隙几何与溶液性质，以及聚合物诱导效应如何影响非水相流体采收。该工作为聚合物动力学、非牛顿流体力学以及提高石油采收率和地下水修复等应用提供了新见解。