Tiềm năng của giấy không thấm chất lỏng

Các nhà khoa học tại viện công nghệ Georgia đã vừa chế tạo một loại giấy mới không thấm nhiều loại chất lỏng trong đó có nước và dầu. Loại giấy mới này không chỉ hứa hẹn là một vật liệu đóng gói tái sử dụng mà còn chứa đựng tiềm năng trở thành một công cụ chẩn đoán y sinh giá phải chăng.

Bằng việc áp dụng kĩ thuật phủ hóa học và tạo hình mẫu bề mặt ở tỉ lệ micron, các nhà nghiên cứu tại viện Georgia đã có thể tái tạo hiệu ứng chống thấm nước trên giấy tương tự những gì chũng ta thấy trên lá sen.

Giáo sư Dennis Hess đến Trường kĩ thuật sinh học phân tử và công nghệ hóa học thuộc viện Georgia giải thích: "Giấy là một vật liệu hỗn tạp được tạo thành bởi nhiều sợi với kích thước, độ dài khác nhau và mặt cắt ngang của nó không phải hình tròn. Chúng tôi tin rằng đây là lần đầu tiên một bề mặt siêu chống thấm nước-dầu (superamphiphobic) được tạo ra trên một vật liệu dẻo, truyền thống và không đồng nhất như giấy".

Giấy có thể được chế tạo từ các sợi gỗ mềm và gỗ cứng tiêu chuẩn. Theo quy trình sản xuất giấy truyền thống, cellulose từ sợi gỗ sẽ bị phá vỡ thành các cấu trúc nhỏ hơn trong máy nghiền cơ học trước khi đem nhúng nước. Sau đó, nước được loại bỏ và butanol được sử dụng để ức chế liên kết hydro của các sợi cellulose. Điều này cho phép các nhà khoa học kiểm soát liên kết tốt hơn, yếu tố quan trọng để tạo nên hiệu ứng không thấm nước.

Vật liệu cellulose tiếp tục được đưa vào quy trình khắc plasma oxy để loại bỏ bề mặt thấm nước và xử lý thô để tạo hình hình học cần thiết để chống thấm. Cuối cùng, một lớp phủ mỏng bằng Teflon được đắp lên vật liệu.

Các nhà nghiên cứu đã in các hình mẫu lên mặt giấy bằng mực chống thấm trên máy in thường. Các giọt chất lỏng sau đó được nhỏ lên giấy nhưng chúng không thấm mà vẫn nằm yên tại chỗ bởi bề mặt chống thấm kế cận. Đặc tính này gợi ý loại giấy trên có thể đảm nhận vai trò của một công cụ chẩn đoán trong tương lai.

Theo nhóm nghiên cứu, các kháng nguyên có thể thẩm thấu dưới dạng lỏng xuyên qua các hình mẫu đã in trên giấy và chúng có thể chứa hóa chất chẩn đoán. Sự tác động qua lại giữa các hoá chất chẩn đoán và kháng nguyên có thể cho thấy sự hiện diện của bệnh tật.

Cho đến hiện tại, loại giấy mới không thấm của viện công nghệ Georgia chỉ có thể được sản xuất dưới dạng mẫu thử, kích thước mỗi mặt chỉ 10cm nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng quy mô sản xuất có thể được gia tăng.