具有(you)不同(tong)表(biao)面(mian)潤(run)濕性(xing)的微(wei)尺(chi)度(du)3D打印(yin)微(wei)流(liu)控(kong)器(qi)件(jian)

阿聯(lian)酋Khalifa University的T.J. Zhang教授(shou)和(he)Hongxia Li博(bo)士，近日(ri)在(zai)知(zhi).名(ming)期(qi)刊《Soft Matter》發(fa)表(biao)了(le)壹(yi)篇高(gao)質(zhi)量(liang)文章(zhang)“Imaging and Characterizing Fluid Invasion in Micro-3D Printed PorousDevices with Variable Surface Wettability" 。研(yan)究人(ren)員(yuan)在(zai)實驗(yan)過程(cheng)中(zhong)使用(yong)微(wei)納 3D打印(yin)設(she)備(bei)，該(gai)設(she)備具有(you)2μm分辨(bian)率(lv)，50mm*50mm的加工(gong)幅(fu)面，加工微(wei)流(liu)控(kong)器(qi)件(jian)。這(zhe)臺設(she)備來(lai)自深(shen)圳(zhen)摩(mo)方(fang)材料公司，型號(hao)為(wei)nanoArch S130。基(ji)於微(wei)納3D打印(yin)的微(wei)流(liu)控(kong)器(qi)件(jian)，結(jie)合(he)多相(xiang)流(liu)成像技術，研(yan)究微(wei)尺(chi)度(du)多孔(kong)介(jie)質(zhi)中(zhong)的多相(xiang)流(liu)動。

多孔(kong)微(wei)流(liu)控(kong)器(qi)件(jian)制(zhi)造(zao)的工作(zuo)流(liu)程(cheng)如圖(tu)（a）所示，第(di)壹(yi)步是對(dui)薄(bo)片(pian)圖(tu)像或(huo)微(wei)CT掃(sao)描圖(tu)像進(jin)行處理(li)（紅(hong)色部(bu)分），然(ran)後(hou)從(cong)處理(li)後(hou)的圖像中(zhong)，選(xuan)擇壹(yi)個(ge)區域(yu)並將(jiang)其嵌入(ru)微(wei)模(mo)型設(she)計(ji)中(zhong)（藍色(se)部分(fen)），構建(jian)三維立體(ti)模(mo)型。第(di)二(er)步是使(shi)用(yong)切(qie)片軟件將(jiang)三維模(mo)型切(qie)成壹(yi)系列圖片(pian)，最後(hou)是通(tong)過2μm精度(du)的微(wei)立體(ti)光(guang)固(gu)化3D打印(yin)機打印(yin)出(chu)微(wei)流(liu)控(kong)器(qi)件(jian)；（b）同(tong)壹(yi)巖石(shi)模(mo)型在(zai)2μm和(he)10μm兩種不同(tong)打印(yin)精度(du)下(xia)打印(yin)出(chu)的表(biao)面(mian)形(xing)貌(mao)；（c）打印(yin)的巖石(shi)模(mo)型（打印(yin)精度(du)2μm）與微(wei)CT掃(sao)描圖(tu)像（掃(sao)描精度(du)8μm）的對(dui)比；

多(duo)孔(kong)介(jie)質(zhi)中(zhong)的流體(ti)滲(shen)透(tou)廣泛存在於許(xu)多(duo)應用(yong)中(zhong)，例如油(you)氣開采、二(er)氧(yang)化碳封(feng)存(cun)，水處理(li)等(deng)。流體(ti)滲(shen)透(tou)的動態過程(cheng)會受(shou)到液(ye)體(ti)表(biao)面(mian)張(zhang)力(li)，多(duo)孔介(jie)質(zhi)的表(biao)面(mian)潤(run)濕性(xing)，空隙(xi)拓撲結(jie)構以及(ji)其他(ta)參數(shu)的影響(xiang)。在(zai)這(zhe)項工作(zuo)中(zhong)，研(yan)究人(ren)員(yuan)使(shi)用(yong)2μm精度(du)的微(wei)立體(ti)光(guang)固(gu)化3D打印(yin)機打印(yin)出(chu)具(ju)有(you)相(xiang)似復雜孔(kong)喉(hou)特(te)征(zheng)的微(wei)模(mo)型。該(gai)模(mo)型的內部空隙(xi)結(jie)構來(lai)自於天(tian)然(ran)多孔(kong)介(jie)質(zhi)（例如巖石(shi)）的薄片(pian)圖像或(huo)微(wei)CT掃(sao)描圖(tu)像。將(jiang)不(bu)同(tong)的流體(ti)註入(ru)表(biao)面(mian)改(gai)性後(hou)的微(wei)模(mo)型中(zhong)，我(wo)們(men)可以借(jie)助於模(mo)型的高(gao)透(tou)明(ming)性直接(jie)在光(guang)學顯(xian)微(wei)鏡(jing)下(xia)觀察(cha)和(he)研(yan)究了(le)在(zai)各(ge)種表(biao)面(mian)潤(run)濕性(xing)條件下(xia)的動態流(liu)體(ti)滲(shen)透(tou)行為。此外，我(wo)們(men)還結(jie)合(he)光學(xue)成像和(he)數(shu)值(zhi)模(mo)擬(ni)，系統(tong)地(di)分(fen)析(xi)了(le)殘(can)留(liu)液體(ti)分(fen)布(bu)，並揭(jie)示(shi)了(le)四(si)種不同(tong)類(lei)型的殘留(liu)機制(zhi)。

這(zhe)項工作(zuo)提(ti)供(gong)了(le)壹(yi)種新(xin)穎的方法(fa)，通(tong)過結(jie)合(he)微(wei)尺(chi)度(du)3D打印(yin)和(he)多相(xiang)流(liu)成像技術來(lai)研(yan)究多(duo)孔(kong)介(jie)質(zhi)中(zhong)的微(wei)尺(chi)度(du)下(xia)的多相(xiang)流(liu)動。

致謝(xie)：阿聯(lian)酋Khalifa University的T.J. Zhang教授(shou)和(he)Hongxia Li博(bo)士參考(kao)文(wen)獻：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/sm/c9sm01182j/unauth#!divAbstract