一种基于3D打印技术的微流体渗流机理研究标准模型的制造及封装工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种基于3D打印技术的微流体渗流机理研究标准模型的制造及封装工艺，包括用SLA或DLP 3D打印技术打印模型初始结构；原子层沉积、化学镀、电镀、离子溅射等方法在初始结构外面镀上一层金属或陶瓷镀层；通过填充的方法在初始结构外面填充有机物或金属或陶瓷或玻璃或它们的混合物；通过热处理的方法使树脂材料的初始结构气化并挥发，获得不同微观结构、孔径等的空心模型；再通过原子层沉积、化学镀、电镀、离子溅射等方法进行表面修饰，模拟多种材料的成分、粘度等性能，获得微流体渗流机理研究的标准模型，用于研究致密油气的微观流动机理、生化检测、化学微流道合成等领域。

A Study on the Mechanism of Microfluid Seepage Based on 3D Printing Technology Manufacturing and Packaging Technology of Standard Model

The invention discloses a manufacturing and packaging process of a standard model for studying microfluid percolation mechanism based on 3D printing technology, including printing the initial structure of the model with SLA or DLP 3D printing technology; coating the initial structure with metal or ceramic coatings by atomic layer deposition, electroless plating, ion sputtering, etc; and filling the initial structure with organic matter by filling method. Or metal or ceramics or glass or their mixture; the initial structure of resin material is gasified and volatilized by heat treatment to obtain hollow models of different microstructures and pore diameters; then surface modification is carried out by atomic layer deposition, electroless plating, ion sputtering and other methods to simulate the composition, viscosity and other properties of various materials, so as to obtain the mechanism of microfluid percolation. The standard model is used to study the micro-flow mechanism of tight oil and gas, biochemical detection, chemical micro-channel synthesis and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印技术的微流体渗流机理研究标准模型的制造及封装工艺
本专利技术涉及一种基于3D打印技术的微流体渗流机理研究标准模型的制造及封装工艺。
技术介绍
我国致密油气储量丰富，但到目前为止开采量很少，其中重要原因是对我国致密油气储层的地质微观孔隙结构和微观流动规律不掌握。为了掌握微观地质结构和流动规律，需要对岩心进行多次破坏性实验分析，岩心需投资数千万元钻井从地下取出，数量非常有限。并且复现复杂岩心非常困难，而且每块岩心都不相同，实验缺乏标准的岩心模型来进行对比实验。为有效利用石化能源资源，探索油气资源在微孔隙内流动机制，迫切需要一种能模拟10纳米-10微米孔径的三维孔隙的模型。而目前全球范围内尚未有任何技术可以实现人工可控的10纳米-10微米孔径的三维微孔隙任意结构的实验模型。同时化学合成领域与医疗检测、基因测序等微流道相关应用行业也均对微小尺度空间微孔隙模型有巨大的需求。
技术实现思路
本专利技术将提出通过3D打印模型初始结构和一系列后续工艺方法实现10纳米-10微米孔径在三维空间内的任意结构的多种材料的模型。通过本专利技术工艺制备的微流体渗流机理研究标准模型将为致密油气的微观流动机理、生化检测、化学微流道合成等研究领域提供基础的实验样本，将有力促进我国微流体流动机理的理论和基础研究进步。本专利技术提供一种基于3D打印技术的微流体渗流机理研究标准模型的制造及封装工艺，通过典型工艺顺序：S1，3D打印模型初始结构；S2，外加镀层；S3，去除初始结构；S4，封孔；S5，填充；S6，开孔；S7，退镀；S8，封装；S9表面修饰获得所述标准模型。其中S3去除初始结构、S4封孔、S5填充、S6开孔、S7退镀、S8封装、S9表面修饰工艺顺序并非固定工艺顺序也非必需工艺顺序，在能达到预定目标情况下，缺少任意一项或多项工艺，本工艺流程仍然成立。3D打印技术，是指包括通过立体光固化成型法SLA和数字光固化成型法DLP3D打印技术，DLP技术可采用DMD或LCOS为数字掩膜的芯片。3D打印模型初始结构，是指通过3D打印技术，打印树脂材料的不同结构、孔径等的微流体渗流机理研究用模型初始结构101。外加镀层，是指通过原子层沉积、化学镀、电镀、离子溅射等方法在模型初始结构外面镀上一层金属或陶瓷镀层102，提高模型的强度，同时镀层耐受温度应高于未来填充物熔点，来保证进行填充工艺时填充物不会融化镀层结构保证孔隙结构的完整。去除初始结构，是指通过热处理或化学腐蚀的方法使树脂材料的模型初始结构气化并挥发，获得不同微观结构、孔径等的空心模型，在去除初始结构工艺开始之前，需要用激光或打磨的方法进行开口，便于去除初始结构时树脂材料的排出。封孔是防止填充物堵塞不同微观结构、孔径等的空心模型，在空心模型外面封上一层有机物或金属或陶瓷或玻璃或它们的混合物103，来确保进行进行填充工艺时填充物不会进入孔隙结构堵塞孔道。填充是在模型初始结构外面填充有机物或金属或陶瓷或玻璃或它们的混合物104，使它的宏观尺寸达到2mm～200mm，同时形成与模型初始结构相反的含有镀层的阴模结构的一种工艺。所述开孔是指用激光或物理加工的方法进行开孔，开孔可将封闭的孔隙结构变为一个开放的孔隙结构，进而为退镀工艺创造条件。所述退镀是指采用化学方法或物理方法进行退镀。所述封装是指在填充物所形成的阴模结构外增加一层材有机物或金属或陶瓷或玻璃或它们的混合物105使之便于夹持，使模型与后续的工艺和实验设备接口对接。所述表面修饰是通过原子层沉积、化学镀、电镀、离子溅射等方法，形成镀层106，使所述标准模型能模拟多种材料的成分、粘度等性能。同时表面修饰可增厚孔壁进而缩小孔隙直径达到缩孔的效果。所述3D打印初始结构及后续工艺所包含的结构为三维空间结构，结构形式包括但不仅限于不同孔径、不同夹角、不同数量的孔道及空腔。本专利图所述Y型形貌仅选用典型单一结构起到示意作用。附图说明图1为基于3D打印技术的微流体渗流机理研究标准模型的制造及封装工艺示意图。应理解，在阅读了本专利技术的内容后，本领域技术人员可以对本专利技术做各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所附权利要求书所限定的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于3D打印技术的微流体渗流机理研究标准模型的制造及封装工艺，其特征在于，通过典型工艺顺序：S1，3D打印模型初始结构；S2，外加镀层；S3，去除初始结构；S4，封孔；S5，填充；S6，开孔；S7，退镀；S8，封装；S9表面修饰获得所述标准模型，其中S3去除初始结构、S4封孔、S5填充、S6开孔、S7退镀、S8封装、S9表面修饰工艺顺序并非固定工艺顺序也非必需工艺顺序，在能达到预定目标情况下，缺少任意一项或多项工艺，本工艺流程仍然成立。

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印技术的微流体渗流机理研究标准模型的制造及封装工艺，其特征在于，通过典型工艺顺序：S1，3D打印模型初始结构；S2，外加镀层；S3，去除初始结构；S4，封孔；S5，填充；S6，开孔；S7，退镀；S8，封装；S9表面修饰获得所述标准模型，其中S3去除初始结构、S4封孔、S5填充、S6开孔、S7退镀、S8封装、S9表面修饰工艺顺序并非固定工艺顺序也非必需工艺顺序，在能达到预定目标情况下，缺少任意一项或多项工艺，本工艺流程仍然成立。2.如权利要求1所述的一种基于3D打印技术的微流体渗流机理研究标准模型的制造及封装工艺，其特征在于，所述3D打印模型初始结构，包括通过立体光固化成型法(StereoLithographyApparatusSLA)和数字光固化成型法(DigitallightprocessingDLP)3D打印技术打印树脂材料的不同结构、孔径等的微流体渗流机理研究用模型初始结构，所述数字光固化成型法DLP技术可采用DMD或LCOS为数字掩膜的芯片。3.如权利要求1所述的一种基于3D打印技术的微流体渗流机理研究标准模型的制造及封装工艺，其特征在于，所述外加镀层是通过原子层沉积、化学镀、电镀、离子溅射等方法在模型初始结构外面镀上...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雷，
申请(专利权)人：北京德瑞工贸有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11