具有不同表面潤濕性的微尺度3D打印微流控器件

阿聯酋Khalifa University的TJ Zhang教授和Hongxia Li博士,近日在知名期刊《Soft Matter 》發表了一篇高質量文章“ 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奈米3D列印設備,該設備具有2μm分辨率,50mm*50mm的加工幅面,加工微流控器件。設備型號為nanoArch S130 。基於微奈米3D列印的微流控器件,結合多相流成像技術,研究微尺度多孔介質中的多相流動。
3D列印案例:微尺度3D列印機,針對多孔微流控器件製造的工作流程
多孔微流控器件製造的工作流程如圖(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),然後從處理後的圖像中,選擇一個區域並將其嵌入微模型設計中(藍色部分),構建三維立體模型。第二步是使用切片軟件將三維模型切成一系列圖片,最後是通過2μm精度的微立體光固化3D列印機列印出微流控器件;(b)同一岩石模型在2μm和10μm兩種不同列印精度下列印出的表面形貌;(c)列印的岩石模型(列印精度2μm)與微CT掃描圖像(掃描精度8μm)的對比; 多孔介質中的流體滲透廣泛存在於許多應用中,例如油氣開採、二氧化碳封存,水處理等。流體滲透的動態過程會受到液體表面張力,多孔介質的表面潤濕性,空隙拓撲結構以及其他參數的影響。在這項工作中,研究人員使用2μm精度的微立體光固化3D列印機,列印出具有相似複雜孔喉特徵的微模型。該模型的內部空隙結構來自於天然多孔介質(例如岩石)的薄片圖像或微CT掃描圖像。將不同的流體注入表面改性後的微模型中,我們可以藉助於模型的高透明性直接在光學顯微鏡下觀察和研究了在各種表面潤濕性條件下的動態流體滲透行為。此外,我們還結合光學成像和數值模擬,系統地分析了殘留液體分佈,並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,通過結合微奈米3D列印機,和多相流成像技術,來研究多孔介質中的微尺度下的多相流動。

致謝:阿聯酋Khalifa University的TJ Zhang教授和Hongxia Li博士
參考文獻: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/sm/c9sm01182j/unauth#!divAbstract

microArch® P130/S130 系統性能

microArch® P130/S130 是可以實現高精度微尺度3D列印的設備系統,它採用的是面投影微立體微影(PμLSE:Projection Micro Litho Stereo Exposure)技術。該技術使用高精密紫外光刻投影系統,將需列印圖案投影到樹脂槽液面,在液面固化樹脂並快速微立體成型,從數位模型直接加工三維複雜的模型和樣件,完成樣品的製作。該技術具備成型效率高、列印精度高等突出優勢,被認為是目前最有前景的微奈加工技術之一。

3D列印案例:微尺度3D列印機,針對多孔微流控器件製造的工作流程

產品規格:

型號

microArch® P130 產品規格

microArch® S130 產品規格
光源

UV-LED(405nm)

列印材料

光敏樹脂

光學精度

2μm

列印層厚

5~20μm

列印樣品尺寸

3.84mm(L) × 2.16mm(W) × 10mm(H)

模式 1:3.84mm(L) × 2.16mm(W) × 10mm(H) (單投影模式)
模式 2:38.4mm(L) × 21.6mm(W) × 10mm(H) (拼接模式)
模式 3:50mm(L) × 50mm(W) × 10mm(H) (重複陣列模式)

列印文件格式

STL

系統外形尺寸

1720mm(L) × 750mm(W) × 1820mm(H)

重量

450kg

電氣要求

200 ~ 240V AC,50/60HZ,3kW

列印材料

通用型:高精度硬性光敏樹脂
個性化:405nm固化波段的光敏樹脂材料,支持韌性樹脂、PEGDA、耐高溫樹脂、生物醫用樹脂等,需搭配不同的工藝和模型(不保證列印性能)。

※ 設備不定時更新,規格、外觀、功能等項目若有變更,請以最新報價單上規格為主。

智觀智造-智觀科創,專注於超高精密微奈米3D列印領域,為BMF台灣區技術暨業務中心,提供: 1.全球領先的超高精密3D列印技術及精密加工能力解決方案提供商。 2.實現2~25um的列印精度,5~50um的列印層厚,士10~士50um的樣件公差控制能力。 3.應用產業:醫療器械、柔性電子、通信系統、機器人、超材料等領域更為顯著。

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