我校能安学院研究生在《Physics of Fluids》发表微流控芯片应用综述成果

近日，我校能源环境与安全工程学院研究生范凯在流体力学权威期刊《Physics of Fluids》（IF=4.1，中科院工程技术二区，美国物理联合会（AIP）主办）上发表了题为“Review and perspectives of microfluidic chips in energy geology”的综述论文。该研究系统梳理了微流控芯片在能源地质学中的技术应用与前景，首次从多尺度视角整合了其在地质碳封存、地下氢存储、油气资源开发等关键领域的核心机制与应用进展，为能源资源管理与环境可持续性优化提供了重要理论支撑。

论文第一作者为能安学院安全工程2023级硕士研究生范凯，第一通讯作者为能安学院郭畅博士，团队负责人梁晓瑜教授为合著作者。

能源地质学研究中，流体-岩石相互作用、多相流动力学等微观过程对油气开采效率、地下储能安全性等宏观表现具有决定性影响。传统实验方法难以实现孔隙尺度的可视化观测与精准调控，而微流控芯片作为一种可视化微型分析平台，可通过模拟地下储层的孔隙结构与流动条件，实现从微观孔隙过程到宏观系统行为的多尺度分析，成为破解能源地质核心难题的创新工具。

研究团队系统分析了微流控芯片在四大战略领域的应用：在地质碳封存中，揭示了CO₂与盐水、油气藏的多相驱替机制，明确了润湿性、注入速率、孔隙结构等关键因素对封存效率的影响；在地下氢存储中，阐明了氢-水-岩石界面行为及微生物作用对存储稳定性的调控机制；在天然气水合物与煤层气开采中，可视化了水合物形成/分解、煤层气运移的微观过程，为开采效率提升提供了新思路；在强化采油领域，解析了纳米流体、超声波、化学剂等技术增强原油采收率的孔隙尺度机理。

研究还指出，当前微流控芯片面临尺度匹配性不足、材料耐极端条件性能有限等挑战，未来需通过开发高性能芯片材料、构建多尺度耦合实验平台等技术创新，推动其在能源地质学中的深度应用。

该研究得到国家自然科学基金、浙江省自然科学基金以及浙江省省属高校基本科研业务费专项资金的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0277957