纸基微流控芯片及其水环境检测方法研究进展

我国水环境污染问题较为突出,发展水环境污染物快速检测方法,是目前及时有效治理水环境问题的迫切需要。近年来,纸基微流控芯片（Paper-based microfluidic analytical devices,μPAD）在环境监测领域得到快速发展,它具有成本低、制作简单、试剂消耗少、携带方便、环保等特点,符合世界卫生组织（WHO）制定的现场快速检测装置“ASSURED”标准。本文综述了μPAD及其水环境检测方法的研究进展,首先介绍了在提升纸基材料性能方面取得的研究成果,讨论了μPAD的制备方法及其改进方案,并总结了几种应用于μPAD流体运动控制技术,然后重点介绍了基于μPAD的水环境快速检测方法与传感器构建方法取得的研究进展,最后讨论了μPAD目前的局限性并展望了其发展前景。     

纸基微流控芯片技术在食品安全检测中的应用

食品安全关系到全人类的生存和发展。食品分析检测是保证食品安全的重要途径。传统的食品安全监测体系主要依赖于专业的仪器设备和操作,昂贵且费时,寻求简单、快捷、大众型的食品安全检测方法具有重大的现实意义。纸基微流控芯片技术作为一种简便、高效、低成本的检测手段,可以实现从样品处理到检测的微型化、自动化、集成化及便携化,因而在食品安全快速检测领域展现出强大的发展活力。本文着重介绍了纸质微流控芯片技术在食品成分、农药残留、致病菌、重金属、食品添加剂等食品安全检测方面已取得的一系列重要进展,并展望了其在食品安全分析中的应用前景。     

纸基微流控芯片刻蚀法条件优化及其在沙门氏菌检测中的应用

：目的 优化纸基微流控芯片刻蚀法制备条件,并研究改性滤纸的微观结构和性能。方法 制作压切式模具,结合模切机压切出亲水基底模型,考察硅烷化修饰时间、不同型号滤纸、三甲氧基硅烷溶液浓度、不同类型表面活性剂及其浓度和刻蚀时间对纸基微流控芯片的影响,通过滤纸接触角变化、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）和X射线能谱仪（energy dispersive X-ray,EDS）分析纸基微流控芯片改性前后的表面微观结构和元素变化,再将纸基微流控芯片用于沙门氏菌检测比色分析。结果 选用Whatman No.1滤纸作为最佳疏水基底,三甲氧基硅烷溶液最适浓度为8%,浸泡时间为3 min,十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate,SDS）溶液为亲水通路最佳的表面活性剂,最适浓度为1%,最佳刻蚀时间为4 min;SEM显示了滤纸改性后其表面生成一种膜状结构;EDS元素分析结果表明疏水剂处理滤纸Si含量达到0.87%,亲水化处理后Si含量降为0.25%,刻蚀效果显著,比色法检测沙门氏菌获得了良好的线性关系。结论 得到了刻蚀法制备的纸基微流控芯片的最优条件,并成功应用于比色法检测沙门氏菌,研究将为其微量化、低成本、便捷化的应用提供技术和理论依据。     

纸基微流控芯片的加工及其应用

纸基微流控芯片以其低成本、制作简易、方便携带可以实现现场实时检测等优点得到了广泛的应用。文章主要介绍纸基微流控芯片的加工技术,包括蜡印法、紫外光刻法、等离子体处理技术、喷墨印刷技术、融蜡浸透技术、切纸技术以及纸基微流控芯片的应用,以期为食品快速检测提供更先进的方法和更高效的途径,加速纸基微流控芯片的发展。     

纸基微流控芯片原纸的构建及其对颜色信号均匀性的优化研究

为了提高纸基芯片比色检测结果的均匀性,对漂白硫酸盐松木浆进行PFI磨浆处理,制备实验室原纸。与常用于构建纸基芯片的滤纸进行对比,本研究制备的纸基底表现出良好的颜色均匀性。在Fe2+比色检测中,该纸基芯片分析响应在1～75 mg/L范围内线性相关良好（R2=0.9599）,检测下限为0.4 mg/L,并成功实现了对实际水样中Fe2+的（半）定量检测。     

纸基微流控新型传感材料及其在食品分析中应用的研究进展

相较于其他食品分析检测技术成本高和制作方法复杂等缺点,纸基微流控技术具有制作成本低,制造工艺简单和无毒环保等优点,已在众多领域广泛应用。本文简要介绍了纸基微流控技术,重点讲述了有机分子或化合物材料、纳米材料和聚合物材料在内的探针的传感性能及其检测极限,有望帮助读者更好地理解μPADs中使用的各种化学和生物探针的传感机制,并促进其在该领域的进步。纸基微流控新型传感材料和纸基微流控技术在农药残留、致病菌、重金属和添加剂等食品分析中的检测机理以及其在整个检测体系中发挥简便快捷等优势的同时得到理想的实验结果,为其在快检领域的发展提供基础,并对该技术的未来发展方向和应用前景进行了展望。     

纸基功能材料的研究进展

介绍了纸基功能材料的定义,并重点阐述了纸基功能材料制备过程中的3大关键技术和发展趋势。目前,纸基功能材料已经广泛应用在航空航天、汽车、高铁、轮船、绝缘、过滤分离等领域,且随着未来科技的进步,纸基功能材料的发展前景更加光明。     

纸基传感器的研究进展

近年来,柔性传感器以日新月异的速度进入大众视野,尤其是纸基传感器,因其具有柔性、成本低、可回收及环境可降解等优点被广泛应用于生物医学微流控、微生物检测、环境控制、食品安全及可穿戴等领域。虽然,纸基传感器相关研究仍在不断更新,但对其研究进展却缺乏全面而系统的报道;因此,本文主要对纸基传感器的制备方法、检测手段及多元应用进行详细的论述和总结,并对纸基传感器的最新发展和挑战进行综述,最后对该领域的未来展望提出笔者的看法和见解。     

用于乳品新鲜度快速识别的纸基渗流芯片设计与响应

目的 开发一种灵敏、快速、便捷的用于原位实时识别液态乳品新鲜度的装置和方法。方法 以超高温瞬时灭菌乳为研究对象，采用氧化铟锡（Indium Tin Oxide, ITO）导电玻璃作为装置的传感电极材料，在具有毛细管力的纸基上设计渗流通道，制备纸基渗流芯片并搭建检测装置，利用制备好的纸基渗流芯片和装置开展乳品腐败全过程的介电性能研究；同时利用pH复合电极测量乳品腐败过程的pH值。结果 在乳品腐败全过程（开封储存50 h）中，pH对乳品的质量变化不够敏感，而制备出纸基渗流芯片和检测装置能够快速测定液态乳品介电参数的微小变化，测得的介电常数随着乳品质量变化呈现3个“V”形状的波动变化，更能反映出乳品的质量变化。结论 该装置和方法可以用于开封后液态乳品质量状态的实时测定，为消费者判断液态奶的食用质量提供参考。     

植物纤维微纤维化对纸基摩擦材料磨损性能的影响

探讨了植物纤维微纤维化对纸基摩擦材料摩擦、磨损性能的影响.研究表明,植物纤维微纤维化对纸基摩擦材料的孔隙结构、界面结合性能及摩擦性能调节剂的留着性能产生重要影响.与未微纤维化的材料相比,低微纤维化度对材料的孔隙结构影响不大,但能有效提高填料的含量及界面结合强度,因而材料的动、静摩擦因数较高,磨损率较低.随着纤维微纤维化程度进一步提高,材料孔隙下降使得摩擦材料与对偶之间形成的润滑油膜不能得到有效抑制或破坏,并导致润滑油热交换能力不足,动、静摩擦因数降低,材料热衰退加剧,磨损率增加.     

超疏水纸基功能材料的应用研究进展

具有绿色环保、高性能、低成本等优点的纸基功能材料受到诸多关注。为突破纸基材料自身纤维亲水性等瓶颈,大量研究赋予了纸基材料优异的超疏水性能,从而制备了具有高附加值的纸基超疏水功能材料。本文主要阐述了超疏水纸基功能材料的最新应用研究进展,如油/水分离、食品包装、智能响应装置、传感器等新器件与装备领域,并对超疏水纸基功能材料的未来发展方向进行了展望。     

纸基材料水蒸气阻隔性能的研究现状及发展趋势

本课题从纸基材料（PBM）的多层级结构和物化改性方法的角度,系统阐述了PBM水蒸气阻隔性能的研究现状及发展趋势。首先,分析了水蒸气阻隔的特殊性及在PBM不同层级结构上的传输机制;其次,论述了PBM的3D网络内部结构修饰处理对水蒸气阻隔性能影响的研究进展;再次,基于PBM界面结构的改性研究,对比分析了各类阻隔性涂层对水蒸气阻隔性能的影响;最后重点总结了超疏水PBM的研究现状,分析了超疏水性能和水蒸气阻隔性能之间的协同对立关系,探讨了改善超疏水PBM水蒸气阻隔性能的必要性,并为超疏水PBM实现实际应用提出了研发思路和方向。     

生物质与纸基柔性电子材料的研究进展

近年来,个人消费电子产品的需求迅速增加且更新换代的速度加快,由此产生的大量电子垃圾所带来的环境问题引起广泛关注。利用可再生、可降解的木质纤维生物质材料和纸基材料构建“绿色”电子产品被认为是解决电子垃圾污染的重要途径,逐渐成为研究热点。本文重点关注目前生物质和纸基电子材料的研究和应用进展,结合本研究团队的主要发现详细总结了通过物理、化学、表面和界面工程等方法来构建具有特定结构与功能的柔性电子材料与器件的策略,并对生物质和纸基材料在“绿色”柔性电子领域应用的挑战和前景进行了展望。     

碳纤维纸基复合材料研究进展

碳纤维纸基复合材料是使用短切碳纤维与植物纤维或含有羟基等功能基团的纤维,通过湿法造纸工艺制备的具有特殊性能的功能复合材料,在导电、电磁屏蔽,导热,摩擦及电极等领域均已得到应用。随着应用推广的不断深入,引入碳纳米管/石墨烯的碳纤维纸基复合材料的研究和开发也逐渐成为研究热点。本文对近年国内外碳纤维纸基复合材料的研究进展进行了归纳总结,以期为碳纤维纸基复合材料的研究开发提供参考。     

纸基包装材料的研究进展、应用现状及展望

纸基包装材料作为最具应用前景的绿色可持续材料之一,近年来相关研究和产业化应用发展迅速。本文从我国新版“限塑令”下包装行业和造纸行业面临的新机遇与挑战的角度出发,系统性地探讨了纸基包装材料的研究进展及应用现状,特别是纸基包装材料中近年来的研究应用热点材料——纸基复合包装材料和纸浆模塑包装材料;重点阐述了纸基复合包装材料的复合工艺进展及分离回收利用技术、纸浆模塑制品在关键应用性能如表面性能和阻隔性能方面的研究进展,并对纸浆模塑制品的应用现状及发展趋势进行了分析;为拓展纸基包装材料的应用领域和开发功能化纸基包装材料的创新技术及产业化提供了研究方向和思路。     

聚酰亚胺纤维及其纸基功能材料研究进展

特种纤维聚酰亚胺耐温等级高、绝缘性能优异、阻燃、耐辐射、高强高模,是轨道交通、航空航天、国防军工的重要基础工程材料,也是当下先进复合材料研究的热点之一。本文综述了国内外聚酰亚胺纤维和聚酰亚胺纸基功能材料的制备技术,探讨了聚酰亚胺纸基功能材料在制备方面面临的技术难题,并对聚酰亚胺纤维及其纸基功能材料的应用进行了展望。     

纸基电磁干扰屏蔽材料研究进展

本文介绍了碳纤维、石墨烯、碳纳米管、MXene及多种填料协同改善纸基电磁干扰屏蔽材料性能的研究进展,总结了纸基复合电磁干扰屏蔽材料的研究热点。研究开发超薄、高韧、优异屏蔽效能,且具有多层结构特点的产品是纸基复合屏蔽材料重要发展趋势。     

絮凝法处理印染废水研究进展及趋势

分析了印染废水的特点,介绍了传统絮凝法和新型絮凝法处理印染废水的研究进展及发展动向.