EXPERIMENTAL SECTIONFabrication of

EXPERIMENTAL SECTION
Fabrication of the Paper-Based Microfluidic Device.
Whatman No.1 filter paper was cut into appropriate sizes. The
fabrication process for the μPAD is schematically shown in the
Supporting Information, Figure S1. The paper sheet was
immersed in 0.1% (v/v) OTS (Acros Organics, Springfield, NJ)
solution in n-hexane at room temperature for 5 min, during
which OTS molecules penetrated the paper and chemically
coupled to cellulose fibers of the paper. After removed from the
OTS solution, the paper sheet was rinsed sequentially with nhexane
and ethanol and dried under nitrogen stream. The
OTS-paper sheet was then covered with a quartz mask having
the designed channel pattern, aligned and clamped. The
assembly was then exposed to the UV-lights emitted from the
mercury lamp equipped in a PL16-110 UV-cleaner (Sen Lights
Corporation, Osaka, Japan) for 90 min. The UV-light power
was measured 35 mW/cm at 254 nm. After withdrawing from
the UV-cleaner, the μPAD is ready for use.
Assay of Nitrite with Paper-Based Microfluidic
Devices. A μPAD for the NO2
− assay possessed a flowershaped
channel network that was fabricated with the present
method. During the assay, 5 μL of indicator solution, consisting
of 50 mM sulfanilamide, 330 mM citric acid, and 10 mM n-(1-
napthyl) ethylenediamine in 80% methanol, was first pipetted
into the central zone. As soon as the indicator solution fully
penetrated into the detection zones, 0.25 μL portions of
standard solutions or the prepared sample solution were
individually pipetted into the detection zones for color
development. After the spots on the device dried in air (∼5
min), the μPAD was scanned with a desktop scanner, and the
collected image was converted to grayscale with Adobe
Photoshop CS3. The calibration curve was constructed
according to the measured gray intensities of the standards.
Nitrite concentration in the sample solution was read against
the calibration curve.
A real sample of processed red cubilose (a traditional
Chinese nutritious food and medicine as well) was analyzed for
its nitrite contents. The sample solution was prepared with the
procedure regulated by National Standardization Bureau of
China.28
Safety Consideration. OTS will react with water (some
violently) releasing flammable, toxic, or corrosive gases. Thus,
the experiments of μPAD fabrication should be performed in a
well-ventilated hood, while wearing protective gloves and
goggles.
■ RESULTS AND DISCUSSION
Formation of Hydrophilic−Hydrophobic Pattern on
Paper. In the present work, the generation of hydrophilic−
hydrophobic patterns on filter paper by using silane agents
involved two steps. First, the paper was entirely hydrophobized
by coupling silane molecules with a suitable hydrophobic group
onto the surface of the paper fibers via the condensation
reaction between the silane and the hydroxyl moieties on paper
fibers. Second, hydrophilic channels were constructed by
selective decomposition of the hydrophobic groups of the
silane molecules in the regions of to-be-constructed channels by
UV-photolysis.
Hydrophobization of the Paper via OTS-Coating. In
previous works on hydrophobization of paper via the silane
coupling reaction, most of the employed silanes were of alkoxyl
types such as methoxylsilane or ethoxylsilane.23−27 Therefore,
the coupling reactions should be carried out at elevated
temperatures for dozens of minutes even several hours. In the
present work, OTS was selected due to its hydrophobic
property offered by the long-chain alkyl group (−C18H37), its
high coupling-reactivity provided by its three Si−Cl bonds, and
its commercial availability. As the OTS solution should
penetrate into the paper before OTS molecules could react
with the hydroxyl moieties of cellulose fibers, the coupling
reaction between the OTS and cellulose fibers might be
influenced by a period of immersing the paper in OTS solution
and the OTS concentration in n-hexane solution as well. Thus,
the optimal immersing time and OTS concentration were first
investigated. Tests revealed that the coupling reaction could be
completed in a very short period of immersing time. As shown
in Figure 1a, curve I), the filter paper became strongly hydrophobic (WCAs in the range of 125−130°) after being
immersed into a 0.1% (v/v) OTS solution for only 5 min. No
substantial changes in WCAs were observed for the OTS-paper
sheets when the OTS concentration was increased from 0.1%
to 2% (v/v) under the constant treating time of 5 min (Figure
1a, curve II). If the concentration of OTS exceeded 0.5%,
however, the OTS-paper became fragile after storage at ambient
temperature for a few days. It could be most possibly ascribed
to the corrosion effect of HCl molecules that were generated
due to OTS hydrolysis.29 As treatment with a 0.1% OTS
solution for 5 min could turn the paper from hydrophilic to
hydrophobic while producing little negative effect on the paper
strength, it was selected as the optimized conditions for the
hydrophobization of the paper.
Hydrophilization of OTS-Paper via UV/O3 Treatment.
Region-selective hydrophilization of the OTS-paper is the key
for the fabrication of μPADs via the silane coupling technique.
It has been reported that the self-assembled monolayers
(SAMs) of alkyl silanes formed on glass and silica surfaces
can be degraded to hydrophilic by deep UV-light in
combination with ozone.30,31 If the UV-degrading technique
also works for the on-paper coated OTS, the hydrophilic−
hydrophobic pattern of the OTS-paper would be straightforwardly
realized via UV-lithography through a photomask. Thus,
the effectiveness of the UV-degradation was tested by exposing
the OTS-paper sheets to the deep UV-lights and the
photogenerated ozone for varied times and characterized by
measuring of WCAs on the UV/O3 exposed OTS-paper
surface. As shown in Figure 1b, the WCAs dramatically
decreased from 130 ± 3° to about 0° (water spread quickly on
the UV/O3-treated OTS-paper) with the increase of the
exposure time from 0 to about 90 min. Thus, the hydrophobic
OTS-paper can be turned to highly hydrophilic by simply
exposing to the UV/O3. The increase in hydrophilicity for the
UV-exposed OTS-paper (abbreviated as UV-OTS-paper)
surface can be attributed to the conversion of alkyl chains to
hydrophilic moieties such as −CHO and −COR (refer to the
section of Mechanism Studies).
Wetability-Patterning of Paper. On the basis of the
observations discussed in the above sections, a simple approach
for the hydrophilic−hydrophobic pattern of the paper was
established by OTS silanization of the paper followed by
exposing the OTS-paper to UV/O3 through a mask. After an
OTS-paper sheet was region-selectively exposed to the UV/O3,
water spread quickly on the unmasked region while kept as a
drop in the masked region (as shown in Figure 2a). Water
penetration was well-defined within the UV/O3 exposed region
so that the clear boundaries could be observed between the
masked and unmasked regions (Figure 2b). If immersing one
piece of such patterned paper in a dye solution, only the
unmasked regions could be wetted and colored while the
masked regions were kept dry as shown by Figure 2c. These
results verified the feasibility of using the OTS-coating with
cooperation of UV-lithography to fabricate μPADs.
Resolution and Stability. The resolution of the prepared
hydrophilic−hydrophobic pattern on filter paper was evaluated
by using the method described in ref 6. As shown in Figure 3,
the resolution for hydrophilic channels was 233 ± 30 μm and
that for between-channel hydrophobic barrier was 137 ± 21
μm, and both are comparable to what Martinez et al. reported
in ref 6 where the hydrophilic−hydrophobic contrast was
achieved by spin-coating of resist on the paper surface followed
by photolithography.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ส่วนทดลอง
ประดิษฐ์ของใช้กระดาษ Microfluidic อุปกรณ์
กระดาษกรอง Whatman No.1 ถูกตัดเป็นขนาดที่เหมาะสม ใน
กระบวนการประดิษฐ์สำหรับ μPAD จะแสดงใน schematically
สนับสนุนข้อมูล รูป S1 แผ่นกระดาษถูก
ไป 0.1% (v/v) OTS (Acros Organics สปริงฟิลด์ NJ)
โซลูชันในเอ็นเฮกเซนที่อุณหภูมิห้องสำหรับ 5 นาที ระหว่าง
โมเลกุล OTS ที่เจาะกระดาษ และสารเคมี
ควบคู่กับเส้นใยเซลลูโลสของกระดาษ หลังจากเอาออกจาก
OTS โซลูชัน แผ่นกระดาษถูก rinsed ตามลำดับกับ nhexane
และเอทานอล และแห้งภายใต้กระแสไนโตรเจน ใน
OTS-กระดาษแผ่นถูกปกคลุมไป ด้วยมีรูปแบบควอตซ์แล้ว
ช่องออกแบบลาย จัด และ clamped ใน
แอสเซมบลีถูกแล้วเปิดไฟ UV ที่ออกมาจาก
โคมไฟดาวพุธที่ติดตั้งสะอาด-UV ที่ PL16 110 (ไฟเซน
คอร์ปอเรชั่น โอซาก้า ญี่ปุ่น) สำหรับ 90 นาที พลังงานแสง UV
ถูกวัด 35 mW/cm ที่ 254 nm หลังจากถอนจาก
ที่ UV-ทำความสะอาด μPAD พร้อมสำหรับการใช้งาน
วิเคราะห์ของไนไตรต์ ด้วยกระดาษใช้ Microfluidic
อุปกรณ์ ΜPAD สำหรับ NO2
−ทดสอบต้องมีการ flowershaped
เครือข่ายสถานีที่ถูกหลังสร้าง ด้วยปัจจุบัน
วิธีการ ในระหว่างการทดสอบ 5 μL ของตัวบ่งชี้ ประกอบด้วย
50 มม.ซัลฟานิลาไมด์ กรดซิตริก 330 มม. และ 10 มม. n-(1-
napthyl) ethylenediamine ในเมทานอล 80% เป็นครั้งแรก pipetted
เป็นพื้นที่ส่วนกลาง เร็ว ๆ นี้เป็นการแก้ปัญหาตัวบ่งชี้ทั้งหมด
ทะลวงเข้าไปในโซนตรวจจับ 0.25 μL บางส่วนของ
โซลูชั่นมาตรฐานหรือโซลูชันเตรียมตัวอย่างถูก
pipetted แยกเป็นโซนตรวจจับสี
พัฒนา หลังจากจุดที่บนอุปกรณ์แห้งในอากาศ (∼5
min), μPAD ถูกสแกน ด้วยสแกนเนอร์เดสก์ท็อป และ
รวบรวมภาพถูกแปลงเป็นสีเทาด้วย Adobe
Photoshop CS3 มีสร้างเส้นโค้งเทียบ
ตามการปลดปล่อยก๊าซสีเทาวัดของมาตรฐาน
ความเข้มข้นของไนไตรต์ในการแก้ปัญหาอย่างถูกอ่านต่อ
โค้งเทียบ
ตัวอย่างจริงของ cubilose ประมวลผลสีแดง (บรรยากาศ
จีนมีคุณค่าทางโภชนาการอาหารและยาเช่น) ได้วิเคราะห์ความ
เนื้อหาไนไตรต์ การแก้ปัญหาอย่างมีพร้อม
ขั้นตอนที่กำหนด โดยสำนักงานมาตรฐานแห่งชาติ of
China.28
พิจารณาความปลอดภัย OTS จะทำปฏิกิริยากับน้ำ (บาง
โหง) ปล่อยก๊าซไวไฟ สารพิษ หรือกัดกร่อน ดัง,
ควรดำเนินการทดลองของ μPAD ผลิตในแบบ
ฮูดดีสม่ำเสมอ ขณะสวมถุงมือป้องกัน และ
แว่นตา
■ผลลัพธ์และสนทนา
ก่อ Hydrophilic−Hydrophobic ลวดลายบน
กระดาษ ในงานนำเสนอ การสร้าง hydrophilic−
รูปแบบ hydrophobic บนกระดาษกรองโดยใช้ตัวแทน silane
สองขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการ ครั้งแรก กระดาษมีทั้ง hydrophobized
โดย coupling silane โมเลกุลกับกลุ่ม hydrophobic เหมาะ
ลงบนพื้นผิวของเส้นใยกระดาษที่ผ่านการสรุป
ปฏิกิริยาระหว่าง silane moieties ไฮดรอกซิลบนกระดาษ
เส้นใย ช่องที่สอง hydrophilic ถูกสร้างโดย
แยกส่วนประกอบที่เลือกของกลุ่ม hydrophobic
silane โมเลกุลในขอบเขตถูกสร้างขึ้นเพื่อ be ช่องโดย
UV-photolysis.
Hydrophobization กระดาษผ่าน OTS-เคลือบ ใน
ก่อนหน้านี้ทำงานบนกระดาษผ่านการ silane hydrophobization
coupling ปฏิกิริยา ส่วนใหญ่ควบเจ้าอยู่ alkoxyl
ชนิดเช่น methoxylsilane หรือ ethoxylsilane.23−27 เพราะ,
ปฏิกิริยาคลัปควรทำในการยกระดับ
อุณหภูมิสำหรับหลายนาทีถึงหลายชั่วโมง ใน
งานปัจจุบัน OTS ถูกเลือกเนื่องจากเป็น hydrophobic
คุณสมบัติที่นำเสนอ โดยกลุ่ม alkyl โซ่ยาว (−C18H37), ของ
สูงคลัปเกิดปฏิกิริยาโดยพันธบัตร Si−Cl สาม และ
ความพร้อมในเชิงพาณิชย์ ควรเป็น OTS โซลูชัน
เจาะเข้าไปในกระดาษก่อน OTS โมเลกุลสามารถตอบสนอง
กับ moieties ไฮดรอกซิลของเส้นใยเซลลูโลส คลัปที่
ปฏิกิริยาระหว่างเส้นใยเซลลูโลสและ OTS อาจ
ผลตามรอบระยะเวลาของการแช่กระดาษในโซลูชัน OTS
สนิท OTS ในโซลูชันเอ็นเฮกเซนเป็นอย่างดี ดังนั้น,
เวลาแช่ที่เหมาะสมที่สุดและเข้มข้น OTS ได้แรก
สอบสวน ทดสอบเปิดเผยว่า อาจเป็นปฏิกิริยาคลัป
แล้วเสร็จในระยะเวลาสั้น ๆ ของเวลาแช่ แสดง
ในรูป 1a ทางโค้งผม), กระดาษกรองเป็น อย่างยิ่ง hydrophobic (WCAs ในช่วง 125−130 องศา) ถูก
ไปเป็นโซลูชัน OTS 0.1% (v/v) ในเพียง 5 นาที ไม่
พบการเปลี่ยนแปลงใน WCAs สุภัค OTS-กระดาษ
แผ่นเมื่อ OTS ความเข้มข้นเพิ่มขึ้นจาก 0.1%
to 2% (v/v) ภายใต้ค่าคงการรักษาเวลา 5 นาที (รูป
1a โค้ง II) ถ้าความเข้มข้นของ OTS เกิน 0.5%,
however, OTS-กระดาษเป็นเปราะบางหลังจากเก็บที่สภาวะ
อุณหภูมิกี่วัน มันอาจจะมากที่สุดอาจ ascribed
ลักษณะพิเศษทนต่อการกัดกร่อนของโมเลกุล HCl ที่เกิด
เนื่องจากไฮโตรไลซ์ OTS29 เป็นรักษาด้วย OTS 0.1%
โซลูชั่นสำหรับ 5 นาทีสามารถเปิดเอกสารจาก hydrophilic เพื่อ
hydrophobic ขณะผลิตน้อยผลกระทบบนกระดาษ
แรง จะถูกเลือกเป็นเงื่อนไขให้เหมาะสำหรับการ
hydrophobization ของกระดาษ
Hydrophilization OTS-กระดาษผ่าน UV/O3 รักษาได้
hydrophilization เลือกภูมิภาค OTS-กระดาษเป็นคีย์
สำหรับประดิษฐ์ของ μPADs ผ่าน silane coupling เทคนิคการ
มีรายงานว่า monolayers
(SAMs) ประกอบของ alkyl ควบที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวซิลิกาและแก้ว
สามารถเสื่อมโทรมการ hydrophilic โดย UV แสงลึกใน
ร่วมกับ ozone.30,31 ถ้าเทคนิคลด UV
ยัง ทำงานสำหรับบนกระดาษเคลือบ OTS, hydrophilic−
จะเป็นรูปแบบ hydrophobic OTS-กระดาษดี ๆ
รู้ผ่านภาพพิมพ์หิน UV ผ่าน photomask ดังนั้น,
ทดสอบประสิทธิภาพของ UV-สลายตัว โดยเปิดเผย
OTS-กระดาษสาจะให้ไฟ UV ที่ลึกและ
photogenerated สำหรับเวลาที่แตกต่างกัน และโดย
วัดของ WCAs บน UV/O3 สัมผัส OTS-กระดาษ
ผิว ดังแสดงในรูปที่ 1b, WCAs อย่างมาก
ลดจาก 130 ± 3° จะประมาณ 0 องศา (น้ำแพร่กระจายอย่างรวดเร็วใน
กระดาษ OTS-UV/O3-รับ) กับการเพิ่มขึ้นของการ
แสงเวลาจาก 0 ถึง 90 นาที ดังนั้น hydrophobic
OTS-กระดาษสามารถเปิดเพื่อ hydrophilic สูงโดยเพียง
เปิดเผยกับ UV/O3 เพิ่ม hydrophilicity สำหรับการ
สัมผัสกับ UV OTS-กระดาษ (ย่อเป็น UV กระดาษ OTS)
สามารถเกิดจากพื้นผิวของ alkyl โซ่ไป
moieties hydrophilic เช่น −CHO และ −COR (หมายถึง
ส่วนกลไกการศึกษา) .
Wetability-Patterning กระดาษได้ บนพื้นฐานของการ
สังเกตที่กล่าวถึงในส่วนด้านบน วิธีง่าย
สำหรับ hydrophilic−hydrophobic มีรูปแบบของกระดาษ
ก่อตั้งขึ้น โดย silanization OTS ของกระดาษตามด้วย
เปิดเผย OTS-กระดาษกับ UV/O3 ผ่านรูปแบบการ หลังจาก
OTS-กระดาษแผ่นถูกสัมผัสกับ UV/O3 ภูมิภาคเลือก
น้ำแพร่กระจายอย่างรวดเร็วในภูมิภาคอำพรางขณะเก็บเป็น
ปล่อยในภูมิภาคหลอกลวง (ดังแสดงในรูปที่ 2a) น้ำ
เจาะถูกกำหนดไว้อย่างดีในภูมิภาค UV/O3 สัมผัส
เพื่อให้สามารถสังเกตขอบเขตชัดเจนระหว่าง
สวมหน้ากาก และอำพรางภูมิภาค (รูปที่ 2b) ถ้าแช่หนึ่ง
ชิ้นเช่นลวดลายกระดาษย้อมโซลูชัน เท่า
อำพรางภูมิภาคสามารถ wetted และสีในขณะ
ภูมิภาคหลอกลวงถูกเก็บไว้ที่แห้งดังแสดงตามรูปที่ 2 c เหล่านี้
ผลการตรวจสอบความเป็นไปได้ของใช้ OTS-เคลือบด้วย
ความร่วมมือของภาพพิมพ์หิน UV จะปั้น μPADs.
ความละเอียดและความมั่นคง ความละเอียดของการเตรียม
มีประเมินรูปแบบ hydrophilic−hydrophobic บนกระดาษกรอง
โดยวิธีการอธิบายไว้ในการอ้างอิง 6 ดังแสดงในรูปที่ 3,
233 ± 30 μm มีความละเอียดสำหรับช่อง hydrophilic และ
ว่า ในระหว่างช่อง อุปสรรค hydrophobic คือ 137 ± 21
μm และทั้งสองจะเทียบได้กับมาติเน่ et al. รายงาน
ในอ้างอิงที่มีความคมชัด hydrophilic−hydrophobic 6
ทำได้ โดยการหมุนเคลือบของต่อต้านบนพื้นผิวของกระดาษตาม
โดย photolithography

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ส่วนการทดลอง
ประดิษฐ์อุปกรณ์ microfluidic Paper-Based
กระดาษกรองเบอร์ 1 ถูกตัดเป็นขนาดที่เหมาะสม
กระบวนการผลิตสำหรับμPADจะแสดงแผนผังใน
ข้อมูลประกอบรูป S1 แผ่นกระดาษที่ถูก
แช่อยู่ใน 0.1% (v / v) โอทีเอ (Acros Organics, สปริงฟีลด์, นิวเจอร์ซีย์)
การแก้ปัญหา n-เฮกเซนที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 5 นาทีในระหว่าง
ที่โอทีเอโมเลกุลทะลุกระดาษและสารเคมี
ควบคู่ไปกับเส้นใยเซลลูโลสจากกระดาษ . หลังจากที่ออกจาก
การแก้ปัญหา OTS แผ่นกระดาษที่ถูกล้างตามลำดับกับ nhexane
และเอทานอลและอบแห้งภายใต้กระแสไนโตรเจน
OTS แผ่นกระดาษถูกปกคลุมแล้วด้วยหน้ากากผลึกที่มี
รูปแบบช่องทางที่ได้รับการออกแบบสอดคล้องและยึด
การชุมนุมได้รับการสัมผัสแล้วรังสียูวีไฟปล่อยออกมาจาก
โคมไฟปรอทติดตั้งใน PL16-110 UV-ทำความสะอาด (เสนไฟ
คอร์ปอเรชั่นโอซาก้า, ญี่ปุ่น) สำหรับ 90 นาที พลังงานแสงยูวี
ได้รับการวัด 35 mW / cm ที่ 254 นาโนเมตร หลังจากที่ถอนตัวจาก
รังสียูวีสะอาดμPADพร้อมสำหรับการใช้
Assay ของไนไตรท์ที่มี Paper-Based microfluidic
อุปกรณ์ μPADสำหรับ NO2
- ทดสอบมี flowershaped
เครือข่ายช่องทางที่ได้รับการประดิษฐ์กับปัจจุบัน
วิธีการ ในระหว่างการทดสอบ, 5 ไมโครลิตรของการแก้ปัญหาตัวบ่งชี้ประกอบด้วย
50 มิลลิ sulfanilamide, 330 มิลลิกรดซิตริกและ 10 มิลลิออกตา (1
napthyl) ethylenediamine ใน 80% เมทานอลได้รับการปิเปตครั้งแรก
ในเขตภาคกลาง เร็วที่สุดเท่าที่ตัวบ่งชี้การแก้ปัญหาอย่างเต็มที่
ทะลุเข้าไปในเขตตรวจสอบ, 0.25 ส่วนไมโครลิตรของ
สารละลายมาตรฐานหรือสารละลายตัวอย่างที่เตรียมไว้ถูก
ปิเปตรายบุคคลเป็นโซนการตรวจจับสี
พัฒนา หลังจากจุดบนอุปกรณ์แห้งในอากาศ (~5
นาที) μPADได้รับการสแกนด้วยเครื่องสแกนเนอร์สก์ท็อปและ
เก็บภาพที่ถูกดัดแปลงเป็นระดับสีเทาด้วย Adobe
Photoshop CS3 เส้นโค้งการสอบเทียบที่ได้รับการสร้างขึ้น
ตามความเข้มของสีเทาวัดมาตรฐาน
ความเข้มข้นไนไตรท์ในสารละลายตัวอย่างได้อ่านกับ
เส้นโค้งการสอบเทียบ
ตัวอย่างที่แท้จริงของการประมวลผล cubilose สีแดง (แบบดั้งเดิม
อาหารมีคุณค่าทางโภชนาการจีนและยาเช่นกัน) ได้รับการวิเคราะห์
ของ เนื้อหาไนไตรท์ สารละลายตัวอย่างที่ได้รับการจัดทำขึ้นด้วย
ขั้นตอนควบคุมโดยมาตรฐานแห่งชาติสำนัก
China.28
พิจารณาความปลอดภัย โอทีเอจะทำปฏิกิริยากับน้ำ (บางครั้ง
ปล่อยไวไฟเป็นพิษหรือก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง) ดังนั้น
การทดลองของμPADผลิตควรจะดำเนินการใน
เครื่องดูดควันที่มีอากาศถ่ายเทในขณะที่สวมถุงมือป้องกันและ
แว่นตา
■ผลลัพธ์และการอภิปราย
การพัฒนาของรูปแบบ Hydrophilic-ชอบน้ำบน
กระดาษ ในการทำงานปัจจุบันรุ่นของ hydrophilic-
รูปแบบที่ไม่ชอบน้ำบนกระดาษกรองโดยใช้ตัวแทนไซเลน
ที่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนที่สอง ครั้งแรกที่กระดาษที่ถูก hydrophobized อย่างสิ้นเชิง
โดยการแต่งงานโมเลกุลของไซเลนกับกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำที่เหมาะสม
ลงบนพื้นผิวของเส้นใยกระดาษที่ผ่านการควบแน่น
ปฏิกิริยาระหว่างไซเลนและ moieties มักซ์พลังค์บนกระดาษ
เส้นใย ประการที่สองช่องทางน้ำถูกสร้างขึ้นโดย
การสลายตัวเลือกในกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำของ
โมเลกุลของไซเลนในภูมิภาคของเพื่อจะสร้างช่องทางโดย
UV-photolysis
Hydrophobization ของกระดาษผ่านทางโอทีเอเคลือบ ใน
ผลงานก่อนหน้านี้ hydrophobization กระดาษผ่านทางไซเลน
ปฏิกิริยาการมีเพศสัมพันธ์มากที่สุดของไซเลนที่ใช้เป็นของ alkoxyl
ประเภทเช่น methoxylsilane หรือ ethoxylsilane.23-27 ดังนั้น
ปฏิกิริยาการมีเพศสัมพันธ์ควรจะดำเนินการที่สูง
อุณหภูมิหลายสิบนาทีแม้เป็นเวลาหลายชั่วโมง . ใน
การทำงานปัจจุบันโอทีเอได้รับเลือกเพราะไม่ชอบน้ำของ
สถานที่ให้บริการที่นำเสนอโดยกลุ่มอัลคิลโซ่ยาว (-C18H37) ของ
การเชื่อมต่อปฏิกิริยาสูงให้บริการโดยสามพันธะ Si-Cl ของตนและ
ความพร้อมในเชิงพาณิชย์ เป็นโซลูชั่น OTS ควร
เจาะเข้าไปในกระดาษก่อนที่จะโมเลกุลโอทีเอสามารถตอบสนอง
กับ moieties มักซ์พลังค์ของเส้นใยเซลลูโลสมีเพศสัมพันธ์
ปฏิกิริยาระหว่างโอทีเอสและเส้นใยเซลลูโลสอาจจะ
ได้รับอิทธิพลจากระยะเวลาในการแช่กระดาษในการแก้ปัญหาทีโอทีเอ
และความเข้มข้น OTS ใน n การแก้ปัญหา -hexane เช่นกัน ดังนั้น
เวลาแช่ที่ดีที่สุดและความเข้มข้นของโอทีเอเป็นครั้งแรก
การตรวจสอบ การทดสอบแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาการมีเพศสัมพันธ์อาจจะ
แล้วเสร็จในระยะเวลาอันสั้นของเวลาแช่ ดังแสดง
ในรูปที่ 1a, โค้ง I), กระดาษกรองกลายเป็นไม่ชอบน้ำมาก (wcas ในช่วง 125-130 °) หลังจากที่ถูก
แช่ใน 0.1% (v / v) การแก้ปัญหา OTS เพียง 5 นาที ไม่มี
การเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ wcas ถูกตั้งข้อสังเกตสำหรับโอทีเอกระดาษ
แผ่นเมื่อความเข้มข้นโอทีเอเพิ่มขึ้นจาก 0.1%
ถึง 2% (v / v) ภายใต้เวลาการรักษาอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 5 นาที (รูปที่
1a, โค้ง II) ถ้าความเข้มข้นของ OTS เกิน 0.5%
แต่โอทีเอกระดาษกลายเป็นเปราะบางหลังจากที่เก็บรักษาที่อุณหภูมิ
อุณหภูมิสักสองสามวัน มันอาจจะมากที่สุดอาจจะกำหนด
ให้มีผลต่อการกัดกร่อนของโมเลกุล HCl ที่ถูกสร้าง
เนื่องจากการ OTS hydrolysis.29 ขณะที่การรักษาด้วย OTS 0.1%
การแก้ปัญหาเป็นเวลา 5 นาทีสามารถเปิดกระดาษออกจากน้ำที่จะ
ชอบน้ำขณะที่การผลิตผลกระทบเพียงเล็กน้อยบนกระดาษ
มีความแข็งแรง มันได้รับเลือกเป็นเงื่อนไขที่ดีที่สุดสำหรับการ
hydrophobization กระดาษ
Hydrophilization ของโอทีเอกระดาษผ่าน UV / O3 รักษา
hydrophilization ภูมิภาค-เลือกของโอทีเอกระดาษเป็นกุญแจสำคัญ
สำหรับการผลิตของμPADsผ่านเทคนิคไซเลนมีเพศสัมพันธ์
มัน ได้รับรายงานว่า monolayers ตนเองประกอบ
(SAMs) ของอัลคิลไซเลนบนซิลิกาแก้วและพื้นผิวที่
สามารถย่อยสลายไปกับน้ำโดยลึกแสงยูวีใน
การรวมกันกับ ozone.30,31 ถ้าเทคนิค UV-ย่อยสลาย
จะทำงานบน กระดาษเคลือบโอทีเอ, hydrophilic-
รูปแบบที่ไม่ชอบน้ำของโอทีเอกระดาษจะตรงไปตรงมา
ตระหนักผ่าน UV-พิมพ์หินผ่าน photomask ดังนั้น
ประสิทธิภาพของการย่อยสลายรังสียูวีที่ได้รับการทดสอบโดยเผยให้เห็น
แผ่นกระดาษโอทีเอกับ UV-ไฟลึกและ
โอโซน photogenerated สำหรับเวลาที่แตกต่างกันและโดดเด่นด้วย
การวัดของ wcas ในยูวี / O3 สัมผัสโอทีเอกระดาษ
พื้นผิว ดังแสดงในรูปที่ 1 ข wcas อย่างมาก
ลดลงจาก 130 ± 3 °ถึงประมาณ 0 ° (น้ำแพร่กระจายอย่างรวดเร็วใน
ยูวี / O3 รับการรักษา OTS กระดาษ) กับการเพิ่ม
เวลาการเปิดรับตั้งแต่ 0 ถึงประมาณ 90 นาที ดังนั้นน้ำ
OTS กระดาษสามารถหันไปชอบน้ำสูงโดยเพียงแค่
การเปิดเผยถึงรังสียูวี / O3 การเพิ่มขึ้นของไฮโดรสำหรับ
UV-สัมผัสโอทีเอกระดาษ (ย่อว่ารังสียูวีโอทีเอกระดาษ)
พื้นผิวที่สามารถนำมาประกอบกับการเปลี่ยนแปลงของกลุ่มอัลคิลที่จะ
ชอบน้ำ moieties เช่น -Cho และ -COR (หมายถึง
ส่วนหนึ่งของกลไกการศึกษา) .
Wetability แพกระดาษ บนพื้นฐานของ
การสังเกตที่กล่าวไว้ในส่วนดังกล่าวข้างต้นเป็นวิธีที่ง่าย
สำหรับรูปแบบน้ำ-ไม่ชอบน้ำของกระดาษที่ได้รับการ
จัดตั้งขึ้นโดย silanization OTS ของกระดาษตามด้วย
การเปิดเผยโอทีเอกระดาษยูวี / O3 ผ่านหน้ากาก หลังจากที่
โอทีเอแผ่นกระดาษเป็นภูมิภาคเลือกสัมผัสกับรังสียูวี / O3,
น้ำแพร่กระจายอย่างรวดเร็วในภูมิภาคเผยในขณะที่เก็บไว้เป็น
ลดลงในภูมิภาคสวมหน้ากาก (ดังแสดงในรูปที่ 2a) น้ำ
รุกได้ดีที่กำหนดไว้ภายใน / O3 สัมผัสรังสียูวีในภูมิภาค
เพื่อให้ขอบเขตที่ชัดเจนอาจจะสังเกตเห็นระหว่าง
ภูมิภาคและสวมหน้ากากเผย (รูปที่ 2b) ถ้าแช่หนึ่ง
ชิ้นส่วนของกระดาษที่มีลวดลายดังกล่าวในการแก้ปัญหาสีย้อมเพียง
ภูมิภาคเผยสามารถเปียกและสีในขณะที่
ภูมิภาคสวมหน้ากากถูกเก็บไว้แห้งที่แสดงโดยภาพที่ 2c เหล่านี้
ผลการตรวจสอบความเป็นไปได้ของการใช้โอทีเอเคลือบด้วย
ความร่วมมือของรังสียูวีพิมพ์หินเพื่อสานμPADs
ความละเอียดและเสถียรภาพ มติที่เตรียม
รูปแบบน้ำ-ชอบน้ำบนกระดาษกรองได้รับการประเมิน
โดยใช้วิธีการที่อธิบายไว้ในการอ้างอิง 6 ดังแสดงในรูปที่ 3
ความละเอียดสำหรับช่องทางน้ำเป็น 233 ± 30 ไมโครเมตรและ
ที่ระหว่างช่องทางกั้นน้ำเป็น 137 ± 21
ไมโครเมตรและทั้งสองจะเปรียบกับสิ่งที่มาร์ติเนและคณะ รายงาน
อ้างอิงใน 6 ที่มีความคมชัด hydrophilic-ไม่ชอบน้ำก็
ทำได้โดยการหมุนเคลือบต้านทานบนพื้นผิวกระดาษตาม
โดย photolithography

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ประกอบมาตรา
ทดลองของกระดาษตามอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก .
whatman 1 กรองกระดาษที่ถูกตัดเป็นขนาดที่เหมาะสม
กระบวนการผลิตสำหรับμพันธมิตรฯ เป็นแผนผังที่แสดงในรูปที่ S1
สนับสนุนข้อมูล . แผ่นกระดาษถูก
O 0.1 เปอร์เซ็นต์ ( v / v ) Ots ( acros Organics , สปริงฟิลด์ , NJ )
วิธีการบีบที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 5 นาที ระหว่าง
ที่เจาะกระดาษและโอทีเอโมเลกุลเคมี
ควบคู่กับเส้นใยเซลลูโลสของกระดาษ หลังจากเอาออกจาก
Ots โซลูชั่น แผ่นกระดาษถูกล้างราวกับ nhexane
และเอทานอล และแห้งภายใต้กระแสไนโตรเจน
Ots แผ่นกระดาษถูกปกคลุมด้วยหน้ากากมีควอตซ์
ออกแบบช่องทางรูปแบบชิดและ clamped .
ประกอบแล้วสัมผัสกับแสง UV ออกมาจาก
ปรอทโคมไฟติดตั้งใน pl16-110 UV Cleaner ( เซนไฟ
Corporation , โอซาก้า , ญี่ปุ่น ) สำหรับ 90 นาที แสงยูวีพลัง
วัด 35 MW / cm ที่ 254 นาโนเมตร หลังจากลาออกจาก
UV สะอาด μแผ่นพร้อมใช้ .
) ของไนไตรท์ด้วยกระดาษตามอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก

เป็นμ Pad สำหรับ NO2 − ) มี flowershaped

เครือข่ายช่องทางที่ถูกประดิษฐ์ด้วยวิธีปัจจุบัน

ในระหว่างการทดสอบ , 5 μ L ของตัวบ่งชี้ที่ โซลูชั่น ประกอบ
ของ sulfanilamide 50 มม. , ซิตริกกรด 330 มม. และ 10 มม. - 1 -
napthyl ) ลลีนไดแอมใน 80% เมทานอลเป็นครั้งแรก pipetted
ในโซนภาคกลาง ทันทีที่แสดงโซลูชั่นเต็มที่
penetrated ในการตรวจจับโซน , 0.25 μ l ส่วนของ
โซลูชั่นมาตรฐาน หรือเตรียมสารละลายตัวอย่างมีแบบในการ pipetted
โซนการพัฒนาสี

หลังจากจุดบนอุปกรณ์อบแห้งในอากาศ ( ∼ 5
มิน ) , μแผ่นถูกสแกนด้วยสแกนเนอร์ตั้งโต๊ะ และรวบรวมภาพที่ถูกแปลงเป็นระดับสีเทา

ด้วย Adobe Photoshop CS3 . การสร้างเส้นโค้ง
ตามวัดสีเทาเข้มของมาตรฐาน .
ไนไตรท์ความเข้มข้นในตัวอย่างสารละลายอ่านต่อ

รูปโค้ง . ตัวอย่างจริงของการประมวลผลสีแดง cubilose ( ดั้งเดิมจีนยา และลดอาหาร

เช่นกัน ) ใช้ปริมาณไนไตรท์ของมัน ตัวอย่างสารละลายที่เตรียมด้วยวิธีการควบคุมโดยสำนักงานมาตรฐานแห่งชาติ


ที่ 28 ของประเทศจีนการพิจารณาความปลอดภัย โอทีเอ จะทำปฏิกิริยากับน้ำ ( บาง
อย่างรุนแรง ) ไวไฟ พิษ หรือ กัดกร่อนก๊าซ ดังนั้นการทดลองผลิตแผ่นμ

ควรดำเนินการในที่อากาศถ่ายเทได้ดี เครื่องดูดควัน ในขณะที่สวมถุงมือและแว่นตาป้องกัน
.
■ผลลัพธ์และการก่อตัวของรูปแบบน้ำ−

) บนกระดาษ ในงานปัจจุบัน ผลิตน้ำ−
) รูปแบบบนกระดาษกรอง โดยใช้สารไซเลน
ที่เกี่ยวข้องกับสองขั้นตอน แรก , กระดาษทั้งหมด hydrophobized
โดยการเชื่อมต่อกับเลนโมเลกุลเหมาะสม ) กลุ่ม
ลงบนพื้นผิวของกระดาษเส้นใยที่ผ่านการควบแน่น
ปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลไฮดรอกไซเลนและบนเส้นใยกระดาษ

สองช่องทางน้ำถูกสร้างโดย
การเลือกของกลุ่ม hydrophobic ของ
เลนโมเลกุลในภูมิภาคเพื่อสร้างช่องทาง

hydrophobization โฟโตไลซิส UV ของกระดาษผ่านโอทีเอ เคลือบ ในผลงานก่อนหน้า hydrophobization
กระดาษผ่านเลน
คู่ปฏิกิริยา ส่วนใหญ่ใช้ไซเลนเป็นคนขาดความรับผิดชอบ
ชนิดเช่น methoxylsilane หรือ ethoxylsilane 23 − 27 ดังนั้น
ต่อปฏิกิริยาที่ควรจะดำเนินการที่อุณหภูมิสูง
หลายสิบนาทีถึงหลายชั่วโมง ใน
งานปัจจุบัน โอทีเอได้รับเลือกเนื่องจากเป็น hydrophobic
คุณสมบัติที่เสนอ โดยเปลี่ยนตัวหมู่อัลคิล ( − c18h37 ) ,
สูง coupling ความว่องไวโดย− 3 จังหวัดของ CL พันธบัตรและ
ว่างในเชิงพาณิชย์ของ เป็นโซลูชั่นที่ควร
Otsเจาะลงไปในกระดาษก่อน Ots โมเลกุลสามารถตอบสนอง
กับไฮดรอกซิลดังกล่าวของเส้นใยเซลลูโลส , Coupling
ปฏิกิริยาระหว่าง Ots และเส้นใยเซลลูโลสอาจ
อิทธิพลจากระยะเวลาแช่กระดาษใน Ots โซลูชั่น
และโอทีเอความเข้มข้นในบีบแก้ปัญหาได้เป็นอย่างดี ดังนั้นเวลาที่เหมาะสมและแช่

Ots ความเข้มข้นก่อนตรวจสอบการทดสอบปฏิกิริยาต่อจะ
เสร็จในช่วงเวลาสั้นมากแช่ครั้ง ดังแสดงในรูปที่ 1
, เส้นโค้ง ) , กรองกระดาษเป็นไฮโดรโฟบิก ( wcas อย่างยิ่งในช่วง 125 − 130 องศา ) หลังจากถูก
แช่ลง 0.1 เปอร์เซ็นต์ ( v / v ) Ots โซลูชั่นเพียง 5 นาที ไม่มีการเปลี่ยนแปลงใน wcas
อย่างมากที่พบในกระดาษ
Otsแผ่นเมื่อ Ots ความเข้มข้นเพิ่มขึ้นจาก 0.1 %
2 เปอร์เซ็นต์ ( v / v ) ภายใต้คงรักษาเวลา 5 นาที ( รูป
1A , โค้งที่ 2 ) ถ้าความเข้มข้นของโอทีเอเกิน 0.5 %
อย่างไรก็ตาม โอทีเอ กระดาษกลายเป็นเปราะบางหลังจากเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้อง
ไม่กี่วัน มันอาจจะมากที่สุดอาจจะใช้แทนการการกัดกร่อนของกรดเกลือต่อ

เนื่องจากโมเลกุลที่ถูกสร้างขึ้นโดยใช้โอทีเอ .29 การรักษาด้วย 0.1% Ots
โซลูชั่นสำหรับ 5 นาทีสามารถพลิกกระดาษจากน้ำ

) ในขณะที่การผลิตผลกระทบต่อความแข็งแรงกระดาษ
, มันถูกเลือกให้เป็นการหาสภาวะที่เหมาะสมของกระดาษ hydrophobization
.
hydrophilization ของโอทีเอกระดาษผ่าน UV / O3
hydrophilization ของเขตการรักษา ส่วนกระดาษเป็นคีย์
Otsสำหรับการμแผ่นผ่าน silane coupling เทคนิค .
มันได้รับรายงานว่า monolayers ควอนตัมดอต
( แซม ) อัลคิลไซเลนขึ้นบนกระจกและพื้นผิวซิลิกาที่สามารถย่อยสลายในน้ำ

โดยแสงยูวีลึกร่วมกับโอโซน 30,31 ถ้า UV ซึ่งเทคนิค
ยังทำงานให้กับโอทีเอ เคลือบ กระดาษ
−ไฮโดรฟิลิกรูปแบบของกระดาษ ) Ots จะตรงไปตรงมา
ตระหนักผ่านรุ่น UV ผ่านโฟโต้มาสค์ . ดังนั้น
ประสิทธิผลของ UV การทดสอบโดยการเปิดเผย
Ots กระดาษแผ่นกับแสงยูวี และโอโซนลึก
photogenerated สำหรับเวลาที่แตกต่างกันและลักษณะของ wcas
วัดใน UV / O3
Ots กระดาษสัมผัสพื้นผิว ดังแสดงในรูปที่ 1B , wcas อย่างมาก
ลดลงจาก 130 ± 3 องศาประมาณ 0 องศา ( น้ำแพร่กระจายอย่างรวดเร็วบน
UV / O3 ถือว่าโอทีเอกระดาษ ) กับการเพิ่มขึ้นของ
เวลาตั้งแต่ 0 ถึงประมาณ 90 นาที ดังนั้น ไฮโดรโฟบิก
Ots กระดาษที่สามารถกลายเป็นน้ำสูงเพียง
เปิดเผยกับ UV / O3 . เพิ่ม hydrophilicity สำหรับ
UV เปิดเผย Ots กระดาษ ( ย่อเป็น UV Ots กระดาษ )
พื้นผิวที่สามารถนำมาประกอบกับการเปลี่ยนแปลงของอัลโซ่

น้ำดังกล่าว เช่น โช และ −− COR ( อ้างถึง
ส่วนของกลไกการศึกษาความสามารถในการเปียก )
แบบกระดาษ บนพื้นฐานของการสังเกตที่กล่าวถึงในส่วนข้างบน
,
วิธีการง่ายๆสำหรับน้ำ− ) รูปแบบของกระดาษที่ถูกก่อตั้งขึ้นโดย silanization
Ots ของกระดาษตาม
การเปิดเผย Ots กระดาษ UV / O3 ผ่านทางหน้ากาก หลังจาก
Ots แผ่นกระดาษเป็นเขตเลือกที่สัมผัสกับรังสี UV / O3
น้ำแพร่กระจายอย่างรวดเร็วบนเผยภูมิภาคในขณะที่เก็บเป็น
ปล่อยหน้ากากภูมิภาค ( ดังแสดงในรูปที่ 2A ) การเจาะน้ำ
ถูกกำหนดภายใน UV / O3 สัมผัสเขต
เพื่อให้ขอบเขตที่ชัดเจน สามารถสังเกตได้ระหว่าง
หน้ากากเผยภูมิภาค ( รูปที่ 2B )ถ้าแช่หนึ่ง
ชิ้นเช่นกระดาษที่มีลวดลายในสารละลายสีย้อมเฉพาะ
เผยภูมิภาคอาจจะเปียกและสีในขณะที่
สวมหน้ากากภูมิภาคไว้บริการดังแสดงตามรูป 2 . เหล่านี้
ผลตรวจสอบความเป็นไปได้ของการใช้โอทีเอ เคลือบด้วย UV เพื่อสานความร่วมมือก็ตาม

μแผ่น ความละเอียดและความมั่นคง . ความละเอียดของเตรียม
ลวดลายบนกระดาษ กรองน้ำ− ) ประเมิน
โดยใช้วิธีการที่อธิบายไว้ในตู้เย็น 6 . ดังแสดงในรูปที่ 3
ความละเอียดสำหรับช่องทางน้ำคือ 233 ± 30 μ m
ที่ระหว่างช่องกั้นคือ 137 ) ± 21
μ M , และทั้งสองจะเปรียบกับอะไร มาร์ติเนซ et al . รายงาน
ใน ref 6 ที่− ) ที่มีความคมชัดเป็น
ทำได้โดยการหมุนเคลือบต้านทานบนพื้นผิวกระดาษตาม
โดย 43 .