การพัฒนากระบวนการสร้างลวดลายบนกระดาษโดยใช้หน้ากากน้ำเพื่อสร้างอุปกรณ์ประเภทกระดาษ

ในช่วง 50 ปีที่ผ่านมาได้มีการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยใช้ซิลิกอนเป็นวัสดุหลักในการสร้าง แต่ซิลิกอนนั้นมีราคาแพงขึ้นและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยังก่อให้เกิดปัญหาขยะอิเล็กทรอนิกส์ตามมา ในช่วง 5 - 6 ปีที่ผ่านมาได้มีการนำกระดาษมาใช้แทนซิลิกอนในการพัฒนาอุปกรณ์ต่างๆ โดยได้มีการนำเสนอวิธีการต่างๆในการสร้างลวดลายบนกระดาษเพื่อใช้พัฒนาอุปกรณ์ประเภทกระดาษ เช่น วิธีการโฟโตลิโทกราฟี (photolithography), การพิมพ์ wax, การใช้เครื่องพลอตเตอร์, การพิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ท (inkjet printer) เป็นต้น แต่วิธีการเหล่านี้ยังมีข้อจำกัดบางประการ เช่น ต้องอาศัยเครื่องมือราคาแพง ไม่สามารถใช้สร้างในประมาณมากๆ หรือ ประเภทของวัสดุที่สามารถใช้ในการสร้างลวดลาย เป็นต้น ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์ในการพัฒนาวิธีการใหม่โดยประยุกต์ใช้ลวดลายน้ำที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ทเป็นหน้ากากป้องกันในการสร้างลวดลายของสารละลายประเภทที่ไม่มีขั้วบนกระดาษ ซึ่งมีจุดเด่น คือ มีต้นทุนต่ำ ผลิตได้ในปริมาณมากๆและสามารถใช้ได้กับวัสดุหลากหลายประเภท ในการทดลองได้ศึกษาปัจจัยที่มีผลในการสร้างลวดลาย ซึ่งประกอบด้วย ประเภทกระดาษ จำนวนครั้งที่พิมพ์ และ ความเข้มข้นของสารละลาย นอกจากนี้คณะวิจัยได้ประยุกต์ใช้วิธีที่พัฒนาขึ้นนี้ในการสร้างแล็ปบนชิปประเภทกระดาษเพื่อใช้ในการทดสอบโปรตีน bovine serum albumin และสภาพความเป็นกรดด่าง

过去50年间，电子器件的研发均以硅（silicon）作为核心制备材料，但硅材料的成本持续攀升，且电子器件还会带来电子废弃物的环境污染问题。近5至6年来，科研人员开始尝试以纸张替代硅来开发各类电子器件，目前已提出多种在纸张表面制备图案的方法，用于研发纸基电子器件，例如光刻法（photolithography）、蜡印法、绘图仪绘制法、喷墨打印机（inkjet printer）印刷法等。但上述方法均存在一定局限：比如需要依赖高价专用设备、难以实现大规模批量生产、可用于制备图案的材料类型受限等。有鉴于此，本研究旨在开发一种全新的制备方案，即以喷墨打印机印刷的水性图案作为掩模，在纸张基材上制备无电极溶液的图案。该方案的核心优势在于成本低廉、可实现大规模量产，且可适配多种不同类型的基材。在实验环节中，研究团队对影响图案制备的关键因素展开了探究，涵盖纸张类型、印刷次数以及溶液浓度三个维度。此外，研究团队还将所开发的制备方法应用于纸基芯片的检测位点制备，用于开展牛血清白蛋白（bovine serum albumin）以及酸碱环境相关的测试实验。