技術(shù)文章
Technical articles作為微納3D打印的向?qū)В谌S復(fù)雜結(jié)構(gòu)微加工領(lǐng)域,重慶摩方精密科技有限公司擁有超過二十年的科研及工程實踐經(jīng)驗。摩方精密在微流控應(yīng)用領(lǐng)域,基于微流控的裝置,例如流體連接器和基因測序儀閥門,已使用 PµSL 技術(shù)成功實現(xiàn)微流控3D打印。
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阿聯(lián)酋Khalifa University的T.J. Zhang教授和Hongxia Li博士,近日在知.名期刊《Soft Matter》發(fā)表了一篇高質(zhì)量文章“Imaging and Characterizing Fluid Invasion in Micro-3D Printed PorousDevices with Variable Surface Wettability” 。研究人員在實驗過程中使用微納 3D打印設(shè)備,該設(shè)備具有2μm分辨率,50mm*50mm的加工幅面,加工微流控器件。這臺設(shè)備來自重慶摩方精密科技有限公司,型號為nanoArch S130。基于微納3D打印的微流控器件,結(jié)合多相流成像技術(shù),研究微尺度多孔介質(zhì)中的多相流動。
多孔微流控器件制造的工作流程如圖(a)所示,第一步是對薄片圖像或微CT掃描圖像進行處理(紅色部分),然后從處理后的圖像中,選擇一個區(qū)域并將其嵌入微模型設(shè)計中(藍色部分),構(gòu)建三維立體模型。第二步是使用切片軟件將三維模型切成一系列圖片,最后是通過2μm精度的微立體光固化3D打印機打印出微流控器件;(b)同一巖石模型在2μm和10μm兩種不同打印精度下打印出的表面形貌;(c)打印的巖石模型(打印精度2μm)與微CT掃描圖像(掃描精度8μm)的對比;
多孔介質(zhì)中的流體滲透廣泛存在于許多應(yīng)用中,例如油氣開采、二氧化碳封存,水處理等。流體滲透的動態(tài)過程會受到液體表面張力,多孔介質(zhì)的表面潤濕性,空隙拓撲結(jié)構(gòu)以及其他參數(shù)的影響。在這項工作中,研究人員使用2μm精度的微立體光固化3D打印機打印出具有相似復(fù)雜孔喉特征的微模型。該模型的內(nèi)部空隙結(jié)構(gòu)來自于天然多孔介質(zhì)(例如巖石)的薄片圖像或微CT掃描圖像。將不同的流體注入表面改性后的微模型中,我們可以借助于模型的高透明性直接在光學(xué)顯微鏡下觀察和研究了在各種表面潤濕性條件下的動態(tài)流體滲透行為。此外,我們還結(jié)合光學(xué)成像和數(shù)值模擬,系統(tǒng)地分析了殘留液體分布,并揭示了四種不同類型的殘留機制。
這項工作提供了一種新穎的方法,通過結(jié)合微尺度3D打印和多相流成像技術(shù)來研究多孔介質(zhì)中的微尺度下的多相流動。
致謝:阿聯(lián)酋Khalifa University的T.J. Zhang教授和Hongxia Li博士
參考文獻:
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/sm/c9sm01182j/unauth#!divAbstract