Применение аддитивных технологий для разработки микрофлюидных чипов-моделей горных пород

Abstract

В статье представлены результаты работы по апробации возможности применения современных и доступных аддитивных технологий на основе фотополимерного принтера для изготовления прототипов микрофлюидных устройств, пригодных для решения задач нефтегазовой индустрии. Исследовано два способа создания микрофлюидных устройств с помощью аддитивных технологий. Первый – изготовление мастер- формы для последующей отливки в ней ПДМС, второй – изготовление микрофлюидного чипа с полностью трехмерными каналами. Отработана методика создания мастер- формы с каналами необходимой геометрии для заливки ПДМС из фотоотверждаемого полимера методом стереолитографической печати. Данная методика была успешно протестирована на изготовлении микрофлюидного чипа с каналами минимальной ширины 100 мкм. Был спроектирован и изготовлен микрофлюидный чип с трехмерной структурой каналов. Показано, что с помощью печати мастер-формы для последующей отливки в ней ПДМС возможно изготавливать микрофлюидные чипы с шириной канала 100 мкм при высоте 50 мкм. Такие устройства могут найти своё применение при моделировании процессов нефтевытеснения из твёрдых горных пород

The article presents the results of work on testing the possibility of using modern and affordable additive technologies based on a photopolymer printer for the manufacture of prototypes of microfluidic devices suitable for solving problems in the oil and gas industry. Two methods for creating microfluidic devices using additive technologies have been studied. The first one is the production of a master mold for subsequent casting of PDMS in it, the second is the production of a microfluidic chip with fully three-dimensional channels. A technique has been developed for creating a master mold with channels of the required geometry for pouring PDMS from a photocurable polymer using stereolithographic printing. This technique was successfully tested for the production of a microfluidic chip with channels with a minimum width of 100 μm. A microfluidic chip with a three-dimensional channel structure was designed and fabricated. It was shown that by printing a master mold for subsequent casting of PDMS in it, it is possible to produce microfluidic chips with a channel width of 100 μm and a height of 50 μm. Such devices can find their application in modeling processes of oil displacement from solid rocks