據(jù)麥姆斯咨詢報道，臺灣科技大學、印度尼西亞的默庫布阿納大學（Mercu Buana University）、電力與機電一體化研究中心（Research Center of Electrical power and mechatronics）及泗水理工學院（Institut Teknologi Sepuluh Nopember）的科研人員們介紹了一種新型紙基材——宣紙，他們將其與含有聚二甲基硅氧烷（PDMS）疏水材料的商用濾紙（whatman）進行比較。研究結(jié)果顯示，宣紙具有良好的紙基微流控應用前景。

該項研究旨在對比具有紙基微流控分析器件（μPAD）潛力的新型紙，掌握影響通道內(nèi)流體流動的部分因素。為了增加流量，須使用大孔隙的紙。然而，相對較大的孔隙會促進水和阻隔材料（例如PDMS、石蠟和指甲油等）通過空隙流動，導致圖案分辨率較差。該項研究的主要目標是研究與微流控應用相關(guān)的紙張?zhí)匦裕ɡw維特性和親水性。實驗裝置和科研團隊專有的圖像處理算法使他們能夠針對不同的紙張和液體特性，分析在毛細管力驅(qū)動下，液體在各個方向上的自然擴散模式。

不同類型的宣紙

科研人員利用絲網(wǎng)印刷方法，通過4個不同的制造步驟，制造合適寬度的通道。為達到實驗目的，他們開發(fā)了5mm、2mm、1mm、0.8mm、0.6mm多種不同寬度的通道。將紙張放置在有圖案的絲網(wǎng)模板上，絲網(wǎng)模板直接放在一張紙基材上，絲網(wǎng)框架經(jīng)手工作用緊貼紙張。然后使用刮刀將阻隔材料緊壓到絲網(wǎng)表面，迫使阻隔材料穿過絲網(wǎng)的空隙，在紙基材中形成材料圖案。摩擦后的材料可以慢慢滲入纖維素紙的結(jié)構(gòu)中。

用于紙基微流控制造的絲網(wǎng)印刷原理圖

如下圖所示，生宣紙、濾紙比京和紙、棉宣紙的纖維密度大。

（a）京和紙、（b）棉宣紙、（c）生宣紙和（d）濾紙的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像

由于阻力影響，寬通道的流速比窄通道的流速大。影響通道流量的主要因素有兩個，分別是通道寬度和水流經(jīng)過通道的距離。棉宣紙的流速略高京和紙，但它們都低于生宣紙和濾紙。

科研人員在該項研究中研究了一種新型微流控紙。宣紙可用于紙基微流控分析器件（μPAD），其流速取決于影響通道內(nèi)流體流動的多種因素。絲網(wǎng)印刷方法用于通過將疏水材料圖案化到紙基材上來調(diào)制疏水通道，圖案化通道的最小寬度為0.2mm，最大為5mm。通過使用具有不同紙張類型和不同通道寬度的水來測試制備的通道。將實驗結(jié)果與市售濾紙（11μm和21 μm孔隙）進行比較。該項研究結(jié)果顯示，生宣紙（0.15mm厚）與濾紙（0.21mm厚）在140秒內(nèi)流經(jīng)的距離約43毫米的趨勢相似，并且高于其他三種紙。然而，京和紙（0.13mm厚）和棉宣紙（0.10mm厚）由于纖維朝向和吸水因素，在140秒水流距離分別約10mm和4mm左右。此外，阻隔材料對水流沒有影響，通道寬度會對水流產(chǎn)生更大的影響。

不同類型紙張的水流距離

編輯：黃飛