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Dans cet article

  • Résumé
  • Résumé
  • Introduction
  • Protocole
  • Résultats Représentatifs
  • Discussion
  • Déclarations de divulgation
  • Remerciements
  • matériels
  • Références
  • Réimpressions et Autorisations

Résumé

Ce protocole décrit un processus simple qui utilise des micro-moules en plastique pratiques pour des opérations simples de microgaufrage afin de fabriquer des microcanaux sur du papier de cellulose nanofibrillé, atteignant une largeur minimale de 200 μm.

Résumé

Le nanopapier, dérivé de la cellulose nanofibrillée, a suscité un intérêt considérable en tant que matériau prometteur pour les applications microfluidiques. Son attrait réside dans une gamme d’excellentes qualités, notamment une surface exceptionnellement lisse, une transparence optique exceptionnelle, une matrice de nanofibres uniforme avec une porosité à l’échelle nanométrique et des propriétés chimiques personnalisables. Malgré la croissance rapide de la microfluidique à base de nanopapier, les techniques actuelles utilisées pour créer des microcanaux sur le nanopapier, telles que l’impression 3D, le revêtement par pulvérisation ou la découpe et l’assemblage manuels, qui sont cruciales pour les applications pratiques, présentent encore certaines limites, notamment la sensibilité à la contamination. De plus, ces méthodes sont limitées à la production de canaux de taille millimétrique. Cette étude présente un processus simple qui utilise des micro-moules en plastique pratiques pour des opérations simples de microgaufrage afin de fabriquer des microcanaux sur du nanopapier, atteignant une largeur minimale de 200 μm. Le microcanal développé surpasse les approches existantes, en quadruplant l’amélioration et peut être fabriqué en 45 minutes. De plus, les paramètres de fabrication ont été optimisés et un tableau de référence rapide pratique est fourni aux développeurs d’applications. La preuve de concept d’un mélangeur laminaire, d’un générateur de gouttelettes et de dispositifs analytiques fonctionnels à base de nanopapier (NanoPAD) conçus pour la détection de la rhodamine B à l’aide de la spectroscopie Raman améliorée en surface a été démontrée. Notamment, les NanoPAD ont montré des performances exceptionnelles avec des limites de détection améliorées. Ces résultats exceptionnels peuvent être attribués aux propriétés optiques supérieures du nanopapier et à la méthode de microgaufrage précise récemment développée, permettant l’intégration et le réglage fin des NanoPAD.

Introduction

Récemment, le papier de cellulose nanofibrillée (NFC) (nanopapier) est apparu comme un matériau de substrat très prometteur pour diverses applications telles que l’électronique flexible, les dispositifs énergétiques et les produits biomédicaux 1,2,3,4. Dérivé de plantes naturelles, le nanopapier est économique, biocompatible et biodégradable, ce qui en fait une alternative attrayante au papier cellulosique traditionnel 5,6. Ses propriétés exceptionnelles comprennent une surface ultra....

Protocole

1. Processus de microgaufrage pour la formation de motifs de microcanaux sur du nanopapier

  1. Préparation du moule
    REMARQUE : Reportez-vous à Yuan et al.12 pour plus de détails sur la préparation du moule.
    1. Préparez un film PTFE comme indiqué dans le tableau des matériaux.
    2. Découpez au laser le film PTFE préparé pour en faire un moule convexe à microcanaux (Figure 1A-I).
      REMARQUE : Les dimensions du moule en PTFE déterminent les dimensions des microcanaux (Figure 2E,F) dans une relation de ....

Résultats Représentatifs

Une méthode unique pour créer des motifs de microcanaux sur du nanopapier a été mise au point en utilisant les micro-moules en plastique pratiques grâce à la technique pratique de microgaufrage. Notamment, cette méthode permet d’obtenir des motifs de microcanaux à une échelle aussi petite que 200 μm, ce qui représente une amélioration quadruple par rapport aux méthodes existantes32,33,34. Après avoir affiné les .......

Discussion

L’objectif principal de cette étude est de développer une méthode simple pour fabriquer des microcanaux sur du nanopapier. Une technique de gaufrage efficace a été mise au point en utilisant le PTFE comme moule pour relever ce défi12. En optimisant la température et la pression de gaufrage, une série d’expériences ont été menées pour établir un processus de fabrication fiable pour les NanoPAD. De plus, l’utilisation d’un tableau de référence rapide pour ajuster les applicati.......

Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

Les auteurs reconnaissent le soutien financier des programmes de la Fondation des sciences naturelles de l’enseignement supérieur du Jiangsu (22KJB460033) et du Programme des sciences et technologies du Jiangsu - Young Scholar (BK20200251). Ce travail est également partiellement soutenu par le Centre de recherche de l’Université de l’IA XJTLU, le Centre de recherche en ingénierie de la science des données et du calcul cognitif de la province du Jiangsu à XJTLU et la plate-forme d’innovation en IA SIP (YZCXPT2022103). Le soutien du Laboratoire clé d’État pour l’ingénierie des systèmes de fabrication par le biais du projet ouvert (SKLMS2023019) et du Laboratoire clé d’i....

matériels

NameCompanyCatalog NumberComments
AgNO3 Hushi (Shanghai, China)7761-88-8>99%
EthanolHushi (Shanghai, China)64-17-5>99%
HexadecaneMacklin (Shanghai, China)544-76-3>99%
LabSpec softwareHoriba (Japan)LabSpec5
MelamineMacklin (Shanghai, China)108-78-1>99%
NaBH4Aladdin (Shanghai, China)16940-66-2>99%
Origin lab softwareOriginLab (USA)
Polyethylene terephthalate (PET) Myers Industries (Akron, USA)
Polytetrafluoroethylene filmsShenzhen Huashenglong plastic material Co., Ltd. (Shenzhen, China)Teflon film
PVDF filter membraneEMD Millipore Corporation (USA)VVLP04700pore size: 0.1 μm
Raman spectrometerHoriba (Japan)Xplo RA
Rhodamine BMacklin (Shanghai, China)81-88-9>95%
Scanning electron microscopy (SEM)FEI(USA)Scios 2 HiVac
Silicon waferHoriba (Japan)diameter: 5 mm
TEMPO-oxidized NFC slurryTianjin University of Science and Technology1.0 wt% solid, carboxylate level 2.0 mmol/g solid, average nanofiber diameter: 10 nm

Références

  1. Zhu, H., Fang, Z., Preston, C., Li, Y., Hu, L. Transparent paper: fabrications, properties, and device applications. Energy & Environmental Science. 7 (1), 269-287 (2013).
  2. Nogi, M., Iwamoto, S., Nakagaito, A. N., Yano, H. Optically transparent na....

Réimpressions et Autorisations

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