據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，臺灣科技大學(xué)、印度尼西亞的默庫布阿納大學(xué)（Mercu Buana University）、電力與機(jī)電一體化研究中心（Research Center of Electrical power and mechatronics）及泗水理工學(xué)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(jìn)行比較。研究結(jié)果顯示，宣紙具有良好的紙基微流控應(yīng)用前景。

該項(xiàng)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(jìn)水和阻隔材料（例如PDMS、石蠟和指甲油等）通過空隙流動，導(dǎo)致圖案分辨率較差。該項(xiàng)研究的主要目標(biāo)是研究與微流控應(yīng)用相關(guān)的紙張?zhí)匦?，包括纖維特性和親水性。實(shí)驗(yàn)裝置和科研團(tuán)隊(duì)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(xì)管力驅(qū)動下，液體在各個方向上的自然擴(kuò)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(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，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(xiàng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果與市售濾紙（11μm和21 μm孔隙）進(jìn)行比較。該項(xiàng)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