«С помощью нового принтера можно создавать достаточно большие модели, которые будут состоять из мельчайших элементов – кубиков размером 10 на 10 микрон. Это в пять раз меньше, чем в образцах, которые мы делаем обычно. Те самые мельчайшие элементы называются воксели – как пиксели, только в объеме. За счет снижения размера вокселя повышается разрешающая способность. Область печати делится на 10 частей по оси Y и на 6 – по оси Х. Проектор печатает каждый слой будущей модели путем последовательного засвечивания одного из 60 участков, тем самым обеспечивая высокое качество будущего микрочипа. Кроме того, в принтере есть специальный механизм, который позволяет добиваться большей однородности печати. Всевозможные неровности убираются специальными роликом и скребком, которые скользят по мембране, формирующей слой фотополимера перед засветкой», – рассказал научный сотрудник НЦМУ ТюмГУ Виктор Флягин.
Новые микрочипы можно будет использовать для изучения пористых структур нефтесодержащих пород на микроуровне или, например, для создания жидких линз. Сейчас обсуждается проект по исследованию вытеснения углеводородов поверхностно-активными веществами из микроканалов. К участию в исследованиях приглашаются Тюменский государственный университет, Тюменский индустриальный университет и предприятия, работающие с углеводородами.
«Логика планируемого исследования будет примерно такой: с помощью компьютерного томографа и обработки цифровых изображений сотрудниками НЦМУ, создается трехмерная модель природного объекта (керн), затем параметры внутрипорового пространства этой модели усредняются и определяется некий набор шаблонов внутренней структуры, разрабатывается матрица будущего микрофлюидного чипа, после чего печатается несколько прототипов, сквозь которые можно прогнать жидкие углеводороды и разработанные ПАВ. Полученные результаты позволят определить, какие поверхностно-активные вещества и при каких условиях содействуют более эффективному вытеснению нефти», – пояснил Андрей Елышев, научный сотрудник НЦМУ ТюмГУ.
Проведение испытаний на микрочипах в сравнении с опытами на реальных кернах или насыпных моделях потребует гораздо меньших ресурсных и временных затрат. Это связано в том числе и с особенностью 3D-печати как аддитивной технологии. В состав вещества-основы будущего микрочипа могут быть включены молекулы природных сред, характерных для нефтесодержащих пластов. Так исследователям НЦМУ ТюмГУ особенно будут интересны наночастицы оксида кремния. Нужный состав микрочипа удается получить не только благодаря самой печати, но и с помощью не менее важных этапов постобработки: отмывки, дополнительной полимеризации, выжигу и пр. Все это позволит создать модель, свойства которой максимально соответствуют реальному керну.