各种柔性微纳电极、微流控系统DIY造

通讯作者：Hyoung Jin Cho

通讯单位：中佛罗里达大学工程与计算机科学学院

近日，中佛罗里达大学工程与计算机科学学院Hyoung Jin Cho教授通过扩展柔性基板上低成本设备的概念，探索了一种用于超廉价化学、环境和生物宏/微传感器的简便、数字化、快速和自己动手（DIY）制造技术，让纸、布和塑料薄膜进入DIY领域。相关各种以“Laserjet Printed Micro/Nano Sensors and Microfluidic Systems: A Simple and Facile Digital Platform for Inexpensive, Flexible and Low-Volume Devices”为题发表在Advanced Materials Technologies上。

图1. 叉指电极纸基微流体装置的制造步骤：（a-e）金属转移步骤；（f-h）蜡转移步骤。

图2. 叉指电极的纸基微流体装置的详细制造步骤：（a、b）金属转移步骤（碳粉颗粒熔化步骤）和（c、d）蜡转移步骤。

详细地，使用一套办公级设备（即激光打印机、热覆膜机、计算机辅助切纸机）和市售用品（即烤蜡纸、家具修复金属叶），总投资成本低于250美元，创建并测试了不同类型的微纳传感器，证明了制作方法的有效性。简化的制造方法不需要很高的劳动技能水平，这将使设备生产没有高技术壁垒。数字计算机辅助设计（CAD）文件形式的设备可以简单地传输、修改并用于打印出图案以形成传感器设备。

使用该技术设计了三个不同级别的实验来评估所提出的方法对现有研究领域需求的全面性和响应性。利用电导、比色、生化和化学电阻检测原理，对每个级别的制造特征的性能进行评估，以涵盖环境监测和生物医学诊断中的各种应用领域。这种方法提供了一种以最少的步骤、时间和设施分散生产低成本柔性传感器和其他设备的替代途径。此类设备操作简单，可进一步通过智能手机进行数据分析和传输。

图3. 1级模式：（a）电极性能研究实验装置；（b）电极性能研究结果以电阻随NaCl浓度变化的形式变化；（c）用于流体特性研究的4点电极纸基分析装置；（d）在流体特性研究中测量的弯液面位置超时；（e）弯曲期间电极的循环响应，以及（f）10000次弯曲循环期间相对电阻的波动。

参考文献：

Arshya Bamshad, Hyoung Jin Cho, Laserjet Printed Micro/Nano Sensors and Microfluidic Systems: A Simple and Facile Digital Platform for Inexpensive, Flexible, and Low-Volume Devices, Adv. Mater. Technol. 2021, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202100401.