微奈米3D列印具有不同表面潤濕性的微流控器件，研究微尺度多孔介質中的多相流動

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。