Університет науки і технологій Китаю (USTC) 28 лютого дізнався, що команда професора Ху Яньлея та наукового співробітника Чжан Ячао з лабораторії мікро- та нанотехніки Школи інженерних наук USTC новаторськи розглянула робочий режим і режим захисту плівок Janus окремо, і реалізовано захист гідрофільних каналів мікропор-каналів як у відкритому, так і в прихованому режимах, тобто перемикання робочого/захисного режимів шляхом розтягування та звільнення м’яких матеріалів. Результати дослідження нещодавно були опубліковані в Nature Communications.
Плівки Janus широко використовуються для розділення нафти та води, збору водяного туману та зносостійких пластирів завдяки своїй унікальній функції трансмембранного транспортування води. Функціональність традиційних плівок Janus походить від мікроканалів у напрямку товщини, модифікованих одностороннім хімічним покриттям, через яке вода може транспортуватися напряму від гідрофобної до гідрофільної поверхні. Однак знос хімічного покриття та засмічення мікроканалів частинками забруднюючих речовин у повітрі в непіковому стані значно скоротили термін служби плівок Janus. Довговічність плівок Janus — це проблема, яку необхідно вирішити, щоб задовольнити зростаючі вимоги реального застосування.
Використовуючи фемтосекундне лазерне травлення, дослідницька група підготувала тривимірні мікроканали, що складаються з ґратчастих мікроканалів і мікропор на попередньо розтягнутій кремнеземній підкладці та модифікували мікроканали гідрофільним покриттям, тоді як тильна сторона мікроканалів зберегла внутрішню гідрофобність кремнезему. гель для реалізації функціональності Janus. Після вивільнення силікону мікропрорізи та мікропори закриваються, щоб захистити гідрофільне покриття всередині мікроканалів від механічних впливів. Перемикання за потребою режиму розтягування та режиму захисту від розчеплення надає плівці Janus механічну міцність. Режим захисту не тільки протистоїть постійному механічному тертю, але також діє як режим зберігання, щоб уповільнити руйнування гідрофільного покриття, реалізуючи функцію односпрямованої водопроникності протягом тривалого періоду часу.
За словами дослідників, довговічність плівки Janus покращується завдяки активному перемиканню в режим захисту при зовнішньому механічному терті або ударі плівки. На основі стратегії «перемикання режимів» дослідницька група використала фемтосекундний лазерний метод мікрофабрикації для виготовлення міцних плівок Janus. Було виявлено, що захисний режим надав плівці Janus механічну міцність, зберігаючи односпрямовану проникність крапель води після 2 000 циклів тертя та 10 днів перебування на повітрі. Крім того, режим захисту витримав суворі випробування, такі як тертя наждачним папером, тиск пальців, удар піску та відшарування стрічки.
Дослідники кажуть, що запропонована ними стратегія перемикання режимів має значний потенціал для просування практичного застосування плівок Janus у різноманітних сферах, включаючи багатофазне розділення та очищення, мікрофлюїдні маніпуляції та носити патчі для моніторингу здоров’я.
