O objetivo desse projeto é criar dispositivos m...o objetivo desse projeto é criar dispositivos microfluídicos a partir de imagens obtidas por microtomografia computadorizada de raios x (micro-ct) e/ou por microscopia eletrônica de varredura (mev). as imagens digitais disponibilizadas por essas técnicas apresentam tanto resolução quanto representatividade estatística em níveis elevados, contendo quantidade de informações microscópicas relevante para criação de análogos físicos que podem ser fabricados em laboratório. esse tema de trabalho está inserido numa área da ciência conhecida como microfluídica, que envolve a manipulação, controle preciso e visualização do comportamento de fluidos que estão restritos a canais diminutos nos quais as forças de superfície são dominantes. trata-se de um campo de pesquisa altamente multidisciplinar envolvendo engenharia, física, química, biologia e nanotecnologia. suas aplicações compreendem tecnologias lab-on-a-chip, sistemas de micropropulsão e microrefrigeração e transporte de fluidos/solutos em meios porosos. neste trabalho, pretende-se atuar no desenvolvimento de dispositivos rock-on-a-chip (roc), também conhecidos como micromodelos. eles podem ser utilizados em várias aplicações como, por exemplo, remediação de aquíferos contaminados, aprimoramento de sistemas de filtragem e melhoria de processos de recuperação de petróleo. é um tema bastante moderno visto que tais dispositivos têm vasto potencial de aplicação em outras áreas da ciência, dada sua portabilidade, precisão e demanda por quantidades ínfimas de reagentes, pelo menos quando estão num estágio de desenvolvimento mais avançado. de modo mais específico, micromodelos podem ser fabricados para o estudo da dinâmica de fluidos e partículas na escala de poro. entre os mecanismos físico-químicos mais estudados estão o deslocamento de óleo por injeção de água, desmobilização de fases não-aquosas, entupimento de poros por partículas sólidas, ação de polímeros e surfactantes, formação de cristais in situ. recentemente, eu e colaboradores (wolf et. al, 2022) desenvolvemos micromodelos formados por duas escalas espaciais para explorar o efeito da microporosidade (poros entre 20 e 50 um) sobre permeabilidade e saturação residual em processos de drenagem. os resultados enfatizam a necessidade de explorar métodos de alta resolução para captar os fenômenos físicos associados a microescala, pois tais eventos não podem ser desprezados. a fabricação de micromodelos necessita do uso de imagens que apresentem as mesmas características físicas dos materiais porosos que se pretende analisar, pois se presume que os resultados obtidos a partir do uso de micromodelos são equivalentes ao que ocorre no sistema físico de interesse, pelo menos, qualitativamente. a maior vantagem por trás do uso de micromodelos é capacidade de visualizar literalmente o comportamento de fluidos quando estes estão submetidos a condições observadas em campo, geralmente por meio de microscopia ótica. dessa forma, verifica-se que fabricação em si é algo que precisa ser feito com cuidado, pois, na maioria das vezes, o fenômeno de interesse ocorre no espaço 3-d, enquanto que a visualização é feita num sistema poroso que não apresenta variabilidade espacial em profundidade, ou seja, um micromodelo é praticamente um sistema em 2-d, no qual a terceira dimensão é construída a partir do “empilhamento” de somente uma imagem de alta resolução que é escolhida seguindo critérios nem sempre muito precisos. portanto, esse projeto também objetiva entender melhor quais características geométricas podem ser transferidas entre estruturas porosas em 3-d e 2-d, além de aprimorar a metodologia de fabricação de microdispositivos fluídicos a partir de imagens de alta resolução. as imagens de referência que pretendemos utilizar estão disponíveis na literatura (por exemplo, a partir do imperial college consortium on pore-scale modelling, 2014a; 2014b), mas, havendo necessidade, também poderemos obter imagens do laboratório de meios porosos e propriedades termofísicas (lmpt) da ufsc. a fabricação propriamente dita deverá acontecer na última fase do projeto, caso haja suporte financeiro, pois envolverá a colaboração de pesquisadores do laboratório avançado de microeletrônica da universidade de são paulo (laminatec/usp) que possuem à disposição infraestrutura própria e competência técnica de fabricação. objetivos específicos 1. desenvolvimento de ferramenta computacional em python/c++ para uso, modificação e análise de imagens digitais originadas das técnicas de micro-ct e/ou mev; 2. determinação da porosidade, da distribuição de tamanho de grãos (dtg) e da distribuição de tamanho de poros/gargantas (dtp) auxiliado por aplicativos open-source já disponíveis na literatura; 3. estudo da relação entre porosidade e permeabilidade de imagens em 2-d usando métodos numéricos de simulação; 4. criação de estruturas 3-d a partir de imagens de alta resolução obtidas por micro-ct e/ou mev. essa etapa envolve o projeto cad para inclusão de reservatórios e tubos de entrada e saída para conexão externa; 5. fabricação dos dispositivos microfluídicos por universidade parceira, caso haja disponibilidade de suporte financeiro. referências bibliográficas f. g. wolf, d. n. siebert, m. n. p. carreño, a. t. lopes, a. m. zabot, and r. surmas. dual-porosity micromodels for the study of multiphase fluid flow in carbonate rocks. previsão de submissão em abril de 2022. imperial college consortium on pore-scale modelling, 2014a. berea sandstone. http://figshare.com/articles/bereasandstone/1153794/2. imperial college consortium on pore-scale modelling, 2014b. lv60a sandpack. https://figshare.com/articles/lv60asandpack/1153795/2.