Method Article

Mikro Kabartma: Nanoselüloz Kağıt Bazlı Mikroakışkanlar Üzerinde Mikrokanalların Üretilmesi İçin Uygun Bir İşlem

DOI:

10.3791/65965

⸱

October 6th, 2023

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1School of Advanced Technology, Xi’an Jiaotong - Liverpool University, 2Department of Electrical Engineering and Electronics, University of Liverpool, 3State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering, Xi'an Jiaotong University, 4School of Intelligent Manufacturing and Smart Transportation, Suzhou City University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokol, nanofibrillenmiş selüloz kağıt üzerinde mikro kanallar üretmek için basit mikro kabartma işlemleri için uygun plastik mikro kalıpları kullanan ve minimum 200 μm genişliğe ulaşan basit bir işlemi açıklar.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nanofibrillenmiş selülozdan elde edilen nanokağıt, mikroakışkan uygulamalar için umut verici bir malzeme olarak büyük ilgi görmüştür. Çekiciliği, son derece pürüzsüz bir yüzey, olağanüstü optik şeffaflık, nano ölçekli gözenekliliğe sahip tek tip bir nanofiber matris ve özelleştirilebilir kimyasal özellikler dahil olmak üzere bir dizi mükemmel özellikte yatmaktadır. Nanokağıt bazlı mikroakışkanların hızlı büyümesine rağmen, pratik uygulamalar için çok önemli olan 3D baskı, sprey kaplama veya manuel kesme ve montaj gibi nanokağıt üzerinde mikrokanallar oluşturmak için kullanılan mevcut teknikler, özellikle kontaminasyona duyarlılık gibi belirli sınırlamalara sahiptir. Ayrıca, bu yöntemler milimetre boyutundaki kanalların üretimi ile sınırlıdır. Bu çalışma, nanokağıt üzerinde mikro kanallar üretmek için basit mikro kabartma işlemleri için uygun plastik mikro kalıpları kullanan ve minimum 200 μm genişliğe ulaşan basit bir süreç sunmaktadır. Geliştirilen mikro kanal, mevcut yaklaşımlardan daha iyi performans göstererek dört kat iyileştirme sağlıyor ve 45 dakika içinde üretilebiliyor. Ayrıca, üretim parametreleri optimize edilmiştir ve uygulama geliştiricileri için uygun bir hızlı referans tablosu sağlanmıştır. Yüzeyde geliştirilmiş Raman spektroskopisi kullanılarak Rhodamine B algılaması için tasarlanmış bir laminer karıştırıcı, damlacık üreteci ve fonksiyonel nanokağıt tabanlı analitik cihazlar (NanoPAD'ler) için kavram kanıtı gösterildi. Özellikle, NanoPAD'ler, gelişmiş algılama sınırları ile olağanüstü performans sergiledi. Bu olağanüstü sonuçlar, nanokağıdın üstün optik özelliklerine ve NanoPAD'lerin entegrasyonunu ve ince ayarını sağlayan yakın zamanda geliştirilen doğru mikro kabartma yöntemine bağlanabilir.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Son zamanlarda, nanofibrillenmiş selüloz (NFC) kağıdı (nanokağıt), esnek elektronik, enerji cihazları ve biyomedikal 1,2,3,4 gibi çeşitli uygulamalar için oldukça umut verici bir substrat malzemesi olarak ortaya çıkmıştır. Doğal bitkilerden elde edilen nano kağıt, uygun maliyetli, biyouyumlu ve biyolojik olarak parçalanabilir, bu da onu geleneksel selüloz kağıda 5,6 çekici bir alternatif haline getirir. İstisnai özellikleri arasında, 25 nm'den daha az yüzey pürüzlülüğüne sahip ultra ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Nanokağıt üzerinde mikrokanal desenleme için mikro kabartma işlemi

  1. Kalıp hazırlama
    NOT: Kalıp hazırlama ile ilgili ayrıntılar için Yuan ve ark.12'ye bakın.
    1. Malzeme Tablosunda belirtildiği gibi bir PTFE filmi hazırlayın.
    2. Dışbükey bir mikrokanal kalıbı yapmak için hazırlanan PTFE filmi lazerle kesin (Şekil 1A-I).
      NOT: PTFE kalıbının boyutları, doğrusal birinci dereceden fonksiyon ilişkisinde mikrokanal boyutlarını (Şekil 2E,F) belirler.
  2. Nano kağıt hazırlama

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Results

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    Nanokağıt üzerinde mikrokanal desenleri oluşturmak için benzersiz bir yöntem, uygun mikro kabartma tekniği ile pratik plastik mikro kalıplar kullanılarak geliştirilmiştir. Özellikle, bu yöntem, mevcut yöntemlere kıyasla dört kat iyileşmeyi temsil eden 200 μm kadar küçük bir ölçekte mikrokanal modelleme gerçekleştirir32,33,34. Desenleme parametrelerinde ince ayar yapıldıktan sonra, sağlanan yönergeler, minimum standart sapmalarla.......

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Discussion

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    Bu çalışmanın ana odak noktası, nanokağıt üzerinde mikrokanallar üretmek için basit bir yöntem geliştirmektir. Bu zorluğun üstesinden gelmek için kalıp olarak PTFE kullanılarak etkili bir kabartma tekniği geliştirildi12. Sıcaklık ve kabartma basıncını optimize ederek, NanoPAD'ler için güvenilir bir üretim süreci oluşturmak için bir dizi deney yapıldı. Ek olarak, NanoPAD'lerin farklı alanlardaki uygulamalarını ayarlamak için bir hızlı referans tablosunun kullanımı gösterilmiştir. Bu yöntem verimli .......

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Disclosures

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.

    Acknowledgements

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    Yazarlar, Jiangsu Yüksek Öğrenim Doğa Bilimleri Vakfı (22KJB460033) ve Jiangsu Bilim ve Teknoloji Programı - Genç Bilim Adamı (BK20200251) programlarından gelen mali desteği kabul etmektedir. Bu çalışma aynı zamanda XJTLU AI Üniversitesi Araştırma Merkezi, XJTLU'daki Jiangsu Eyaleti Veri Bilimi ve Bilişsel Hesaplama Mühendislik Araştırma Merkezi ve SIP AI inovasyon platformu (YZCXPT2022103) tarafından kısmen desteklenmektedir. Açık proje (SKLMS2023019) aracılığıyla Üretim Sistemleri Mühendisliği için Devlet Anahtar Laboratuvarı ve Eğitim Bakanlığı Biyonik Mühendisliği Anahtar Laboratuvarı'nın desteği de kabul edilmektedir.

    ....

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Materials

    List of materials used in this article
    NameCompanyCatalog NumberComments
    AgNO3 Hushi (Şangay, Çin)7761-88-8>99%
    EtanolHushi (Şangay, Çin)64-17-5>99%
    HexadecaneMacklin (Şangay, Çin)544-76-3>99%
    LabSpec yazılımıHoriba (Japonya)LabSpec5
    MelaminMacklin (Şangay, Çin)108-78-1>99%
    NaBH4Aladdin (Şangay, Çin)16940-66-2>99%
    Origin laboratuvar yazılımıOriginLab (ABD)
    Polietilen tereftalat (PET) Myers Industries (Akron, ABD)
    Politetrafloroetilen filmlerShenzhen Huashenglong plastik malzeme Co., Ltd. (Shenzhen, Çin)Teflon film
    PVDF filtre membranıEMD Millipore Corporation (ABD)VVLP04700gözenek boyutu: 0.1 & mu; m
    Raman spektrometresiHoriba (Japonya)Xplo RA
    Rhodamine BMacklin (Şangay, Çin)81-88-9>95%
    Taramalı elektron mikroskobu (SEM)FEI(ABD)Scios 2 HiVac
    Silikon gofretHoriba (Japonya)çap: 5 mm
    TEMPO ile oksitlenmiş NFC bulamacıTianjin Bilim ve TeknolojiÜniversitesiAğırlıkça %1,0 katı, Karboksilat seviyesi 2,0 mmol/g katı, Ortalama nanofiber çapı: 10 nm

    References

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
    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 nanofiber paper. Advanced Ma....

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Reprints and Permissions

    Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

    Request Permission

    Tags

    Nanocellulose PaperMicroembossing ProcessMicrofluidic DevicesMicrochannel FabricationNanopaper MicrofluidicsSurface Enhanced RamanMicrochannel PatterningPTFE MoldLaminar MixerDroplet Generator

    Related Articles