Microembossing: عملية ملائمة لتصنيع القنوات الدقيقة على الموائع الدقيقة القائمة على ورق النانو سليلوز

Summary

يصف هذا البروتوكول عملية مباشرة تستخدم قوالب بلاستيكية دقيقة مريحة لعمليات النقش الدقيقة البسيطة لتصنيع القنوات الدقيقة على ورق السليلوز النانوي ، مما يحقق عرضا لا يقل عن 200 ميكرومتر.

Abstract

أثار الورق النانوي ، المشتق من السليلوز الليفي النانوي ، اهتماما كبيرا كمادة واعدة لتطبيقات الموائع الدقيقة. تكمن جاذبيتها في مجموعة من الصفات الممتازة ، بما في ذلك السطح الأملس بشكل استثنائي ، والشفافية البصرية المتميزة ، ومصفوفة الألياف النانوية الموحدة ذات المسامية النانوية ، والخصائص الكيميائية القابلة للتخصيص. على الرغم من النمو السريع للموائع الدقيقة القائمة على الورق النانوي ، فإن التقنيات الحالية المستخدمة لإنشاء قنوات دقيقة على الورق النانوي ، مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد 3D أو الطلاء بالرش أو القطع والتجميع اليدوي ، والتي تعتبر ضرورية للتطبيقات العملية ، لا تزال تمتلك قيودا معينة ، لا سيما القابلية للتلوث. علاوة على ذلك ، تقتصر هذه الطرق على إنتاج قنوات بحجم المليمتر. تقدم هذه الدراسة عملية مباشرة تستخدم قوالب بلاستيكية دقيقة مريحة لعمليات النقش الدقيقة البسيطة لتصنيع القنوات الدقيقة على الورق النانوي ، وتحقيق عرض لا يقل عن 200 ميكرومتر. تتفوق القناة الدقيقة المطورة على الأساليب الحالية ، وتحقق تحسنا بمقدار أربعة أضعاف ، ويمكن تصنيعها في غضون 45 دقيقة. علاوة على ذلك ، تم تحسين معلمات التصنيع ، وتم توفير جدول مرجعي سريع مناسب لمطوري التطبيقات. تم إثبات إثبات المفهوم لخلاط رقائقي ، ومولد قطرات ، وأجهزة تحليلية وظيفية قائمة على الورق النانوي (NanoPADs) مصممة لاستشعار Rhodamine B باستخدام مطيافية Raman المحسنة السطحية. والجدير بالذكر أن NanoPADs أظهرت أداء استثنائيا مع حدود محسنة للكشف. يمكن أن تعزى هذه النتائج البارزة إلى الخصائص البصرية الفائقة للورق النانوي وطريقة النقش الدقيق التي تم تطويرها مؤخرا ، مما يتيح تكامل وضبط NanoPADs.

Introduction

في الآونة الأخيرة ، ظهر ورق السليلوز النانوي (NFC) (nanopaper) كمادة ركيزة واعدة للغاية لمختلف التطبيقات مثل الإلكترونيات المرنة وأجهزة الطاقة والطبية الحيوية¹،^2،3،4. مشتق من النباتات الطبيعية ، الورق النانوي فعال من حيث التكلفة ، ومتوافق حيويا ، وقابل للتحلل البيولوجي ، مما يجعله بديلا جذابا لورق السليلوز التقليدي ^5,6. تشمل خصائصه الاستثنائية سطحا أملسا للغاية مع خشونة سطح أقل من 25 نانومتر وهيكل مصفوفة السليلوز الكثيف ، مما يسمح بإنشاء هياكل نانوية عالية التنظيم^7<....

Protocol

1. عملية النقش الدقيق لنقش القنوات الدقيقة على الورق النانوي

1. إعداد القالب
   ملاحظة: ارجع إلى Yuan et ^al.12 للحصول على تفاصيل حول تحضير القالب.
   1. قم بإعداد فيلم PTFE كما هو موضح في جدول المواد.
   2. قم بقص فيلم PTFE المحضر بالليزر لعمل قالب محدب microchannel (الشكل 1A-I).
      ملاحظة: تحدد أبعاد قالب PTFE أبعاد القناة الدقيقة (الشكل 2E ، F) في علاقة دالة خطية من الدرجة الأولى.
2. إعداد الورق النانوي
   1. قم بتفريق 4.0 جم من (2،2،6،6-رباعي ميثيل بيبيريدين-1-يل) أوكسيل (TEMPO) - هل....

النتائج

تم ابتكار طريقة فريدة لإنشاء أنماط microchannel على الورق النانوي باستخدام القوالب البلاستيكية الدقيقة العملية من خلال تقنية النقش الدقيق المريحة. والجدير بالذكر أن هذه الطريقة تحقق نمطا للقنوات الدقيقة على مقياس صغير يصل إلى 200 ميكرومتر ، وهو ما يمثل تحسنا بمقدار أربعة أضعاف مقارنة بالطرق ال?.......

Discussion

ينصب التركيز الأساسي لهذه الدراسة على تطوير طريقة بسيطة لتصنيع القنوات الدقيقة على الورق النانوي. تم ابتكار تقنية نقش فعالة باستخدام PTFE كقالب لمواجهة هذا التحدي¹². من خلال تحسين درجة الحرارة وضغط النقش ، تم إجراء سلسلة من التجارب لإنشاء عملية تصنيع موثوقة ل NanoPADs. بالإضافة إلى .......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
AgNO3	Hushi (Shanghai, China)	7761-88-8	>99%
Ethanol	Hushi (Shanghai, China)	64-17-5	>99%
Hexadecane	Macklin (Shanghai, China)	544-76-3	>99%
LabSpec software	Horiba (Japan)	LabSpec5
Melamine	Macklin (Shanghai, China)	108-78-1	>99%
NaBH4	Aladdin (Shanghai, China)	16940-66-2	>99%
Origin lab software	OriginLab (USA)
Polyethylene terephthalate (PET)	Myers Industries (Akron, USA)
Polytetrafluoroethylene films	Shenzhen Huashenglong plastic material Co., Ltd. (Shenzhen, China)		Teflon film
PVDF filter membrane	EMD Millipore Corporation (USA)	VVLP04700	pore size: 0.1 μm
Raman spectrometer	Horiba (Japan)	Xplo RA
Rhodamine B	Macklin (Shanghai, China)	81-88-9	>95%
Scanning electron microscopy (SEM)	FEI(USA)	Scios 2 HiVac
Silicon wafer	Horiba (Japan)		diameter: 5 mm
TEMPO-oxidized NFC slurry	Tianjin University of Science and Technology		1.0 wt% solid, carboxylate level 2.0 mmol/g solid, average nanofiber diameter: 10 nm