Universitatea de Știință și Tehnologie din China (USTC) a aflat pe 28 februarie că o echipă formată din profesorul Hu Yanlei și cercetător asociat Zhang Yachao de la Laboratorul de micro și nano inginerie al Școlii de Științe Inginerie din USTC a luat în considerare în mod inovator modul de lucru și modul de protecție a filmelor Janus separat, și a realizat protecția canalelor hidrofile micropori-caneluțe atât în modul expus cât și în cel ascuns, adică comutarea modurilor de lucru/protecție, prin întinderea și eliberarea materialelor moi. Rezultatele cercetării au fost publicate recent în Nature Communications.
Peliculele Janus sunt utilizate pe scară largă în separarea ulei-apă, colectarea apei-ceață și plasturi purtabile cu funcția lor unică de transport a apei orientată transmembranar. Funcționalitatea filmelor tradiționale Janus provine din microcanale în direcția grosimii modificate cu o acoperire chimică cu o singură față, prin care apa poate fi transportată direcțional de la suprafața hidrofobă la cea hidrofilă. Cu toate acestea, uzura acoperirii chimice și înfundarea microcanalelor de către particulele poluante din aer în starea de vârf au scurtat foarte mult durata de viață a filmelor Janus. Durabilitatea filmelor Janus este o problemă care trebuie abordată pentru a răspunde cerințelor tot mai mari ale aplicațiilor din lumea reală.
Folosind gravarea laser cu femtosecunde, echipa de cercetare a pregătit microcanale tridimensionale constând din microcaneluri și micropori asemănătoare rețelei pe un substrat de silice pre-întins și a modificat microcanelurile cu o acoperire hidrofilă, în timp ce partea din spate a microcanalurilor a menținut hidrofobicitatea intrinsecă a silicei. gel pentru a realiza funcționalitatea Janus. După eliberarea siliconului, micro-fantele și micro-porii sunt închiși pentru a proteja stratul hidrofil din interiorul micro-canalelor împotriva impacturilor mecanice. Comutarea la cerere a modului de întindere și a modului de protecție la eliberare conferă filmului Janus durabilitate mecanică. Modul de protecție nu numai că rezistă la frecare mecanică continuă, dar acționează și ca un mod de stocare pentru a încetini eșecul acoperirii hidrofile, realizând funcția de permeabilitate la apă unidirecțională pentru o perioadă lungă de timp.
Potrivit cercetătorilor, durabilitatea filmului Janus este îmbunătățită prin trecerea activă la modul de protecție atunci când filmul întâmpină frecare sau impact mecanic extern. Pe baza strategiei de „comutare a modului”, echipa de cercetare a folosit o metodă de microfabricare cu laser femtosecundă pentru a pregăti filme durabile Janus. S-a constatat că modul de protecție a oferit peliculei Janus durabilitate mecanică, menținând permeabilitatea unidirecțională a picăturilor de apă după 2,000 cicluri de frecare și 10 zile de expunere la aer. În plus, modul de protecție a rezistat la teste dure, cum ar fi frecarea hârtiei abrazive, presiunea degetelor, impactul nisipului și decojirea benzii.
Cercetătorii spun că strategia lor de schimbare a modului propusă are un potențial semnificativ pentru avansarea aplicațiilor practice ale filmelor Janus într-o varietate de domenii, inclusiv separarea și purificarea în mai multe faze, manipularea microfluidică și plasturii portabili de monitorizare a sănătății.
