[發(fā)明專利]一種具有納米柱陣列紙的制備方法及其應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811092182.4
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109374877B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設計）人: 顧忠澤;高兵兵;何珍珠
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G01N33/50
• 分類號: G01N33/50;G01N27/12;G01N21/64;A61B5/02;A61B5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種具有納米柱陣列紙的制備方法及其應用，其制備步驟如下：1)挑選單通陽極氧化鋁模板，利用丙酮和乙醇對單通陽極氧化鋁模板進行清洗后，對其表面進行等離子表面處理；2)向處理后的單通陽極氧化鋁模板中灌注納米柱陣列紙的前驅(qū)液，待前驅(qū)液干燥成型后，腐蝕掉單通陽極氧化鋁模板，清洗后得到具有納米柱陣列紙。該方法制備得到的具有納米柱陣列紙具備緊密的皮膚貼合性，并且具有多元分析的能力，應用于快速檢測領(lǐng)域可以實現(xiàn)對多種待測物的多元分析，應用于可穿戴式傳感器領(lǐng)域可明顯提高傳感器靈敏度，具有成本低、可重復使用、高靈敏的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有納米柱陣列紙的制備方法及其應用，屬于紙張功能化領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，人們對自身各種健康指標的獲取非常重視，可穿戴式傳感器因其具備貼附于人體且實時監(jiān)測收集人體健康信號的特點而受到廣泛的關(guān)注。可穿戴傳感器具有體積小、高度集成化、多功能化、靈敏度高、穩(wěn)定性強的特點。目前商業(yè)化的各種可穿戴傳感器種類繁多，包括柔性傳感器和可穿戴電子產(chǎn)品，但是可穿戴傳感器仍然存在諸多問題，如基底和人體皮膚接觸性差，影響了信號的穩(wěn)定采集和傳輸，進而降低了檢測的靈敏度。此外，目前已有的可穿戴式傳感器主要集中在跟蹤個人身體活動(心率和步數(shù))信號的收集，不能對人體生化指標(pH、乳酸、尿素、離子等)進行檢測。目前已有的可穿戴生物傳感器具有功能單一、靈敏度穩(wěn)定性差的問題，限制了其在日常生活中的廣泛應用，因而急需準確、靈敏地傳感器來檢測相關(guān)指標，而這樣的傳感器又需要有功能化材料的作為基底。

紙張是當今社會不可或缺的一種材料，具有極為廣泛的應用，是人們?nèi)粘Ｉ睢⒐ぷ骱蛯W習的必需品。紙的主要成分是纖維素，而纖維素是自然界中儲量最豐富、分布也最廣的天然高分子，是一種可降解、可再生資源。除此之外，紙還具備成本低、無毒、生物兼容性好、力學性能良好、孔隙率高、易于物理和化學修飾等特點，可以作為一種出色的功能材料和復合材料的重要基底。因此，紙張的結(jié)構(gòu)改造對拓展紙張的用途尤為重要，同時對于實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展也具有重大意義。

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，結(jié)合紙的結(jié)構(gòu)改造技術(shù)，本發(fā)明提供一種基于腐蝕單通陽極氧化鋁(AAO)模板的方式制作具備納米柱陣列的紙基底，制備的紙具備較好的貼合性，顯著增強了脈搏傳感器的信號；通過在紙基底上進行壓印圖案化可以實現(xiàn)多通道的紙芯片的制作。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種具有納米柱陣列紙的制備方法及其應用，本發(fā)明制備方法簡單、可批量化生產(chǎn)，制備得到的納米柱陣列紙具有皮膚貼合性、用于檢測時具有靈敏度高、信號強的特點，具有很好的使用價值。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種具有納米柱陣列紙的制備方法，該方法包括以下步驟：

1)挑選單通陽極氧化鋁(AAO)模板，利用丙酮和乙醇對單通陽極氧化鋁模板進行清洗后，對其表面進行等離子表面處理；

2)向處理后的單通陽極氧化鋁模板中灌注納米柱陣列紙的前驅(qū)液，待前驅(qū)液在50～80℃干燥成型后，腐蝕掉單通陽極氧化鋁模板，清洗后得到具有納米柱陣列紙。

其中：

所述的單通陽極氧化鋁模板具有蜂窩狀的孔結(jié)構(gòu)，且孔的孔徑尺寸范圍為20nm～400nm、孔間距60nm～450nm、孔的深度為150nm～120μm。

步驟1)所述的表面進行等離子表面處理是指在功率為150W～300W的條件下處理為60～300s。

步驟2)所述的納米柱陣列紙的前驅(qū)液為硝酸纖維素(NC)前驅(qū)液、聚二甲基硅氧烷(PDMS)前驅(qū)液、聚苯乙烯(PS)前驅(qū)液、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)前驅(qū)液或者聚氨酯(PU)前驅(qū)液。

步驟2)所述的腐蝕掉單通陽極氧化鋁模板過程中，所使用的腐蝕試劑為氫氟酸、磷酸或者氫氧化鈉。