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通过3D打印制造传感器结合了速度、设计自由和使用废物作为基板的可能性。在循环经济模式下,通常被丢弃的残留物被用作低成本资源,已经取得了各种结果。
巴西奥卡洛斯联邦大学(UFSCar)教授、传感器、纳米药物和纳米结构材料实验室(LSNANO)负责人Bruno Janegitz和巴西奥保罗大学(USP)教授、电子舌头和化学传感器实验室(L2ESQ)负责人Thiago paix领导的一个研究小组提出了一个极具创意的解决方案,该方案涉及在落叶上打印电化学传感器。
发表在ACS可持续化学与工程杂志上的一篇文章强调了这一倡议。
“我们使用二氧化碳激光通过热解和碳化的方式在叶子上打印出感兴趣的设计。因此,我们获得了一种电化学传感器,用于测定多巴胺和扑热息痛的水平。它很容易操作。一滴含有其中一种化合物的溶液被放置在传感器上,与之耦合的恒电位器显示浓度,”Janegitz说。
简单地说,激光束在热分解过程中燃烧叶子,将纤维素转化为石墨,石墨体被印在叶子上,形成适合传感器功能的形状。在制作过程中,系统调整CO2激光器的激光功率、热解扫描速率、扫描间隙等参数,以达到最佳效果。
Janegitz说:“这些传感器通过形态学和物理化学方法进行了表征,可以对叶子上产生的新型碳化表面进行详尽的探索。”
“此外,在生物和制药样品中检测多巴胺和扑热息痛的测试证实了传感器的适用性。对于多巴胺,该系统被证明在10 - 1200微摩尔/升的线性范围内是有效的,检测限为1.1微摩尔/升。对于扑热息痛,该系统在5-100微摩尔/升的线性范围内工作良好,检测限为0.76。”
在涉及多巴胺和扑热息痛的测试中,作为概念验证,从落叶中提取的电化学传感器获得了令人满意的分析性能和显著的可重复性,突出了它们作为传统基材替代品的潜力。
用落叶代替传统材料在降低成本和最重要的是环境可持续性方面产生了巨大的收益。“树叶会被焚烧,或者最多被制成堆肥。相反,它们被用作高附加值设备的衬底,这是制造下一代电化学传感器的重大进步,”Janegitz说。