28 лютого з Університету науки і технологій Китаю було повідомлено, що коледж інженерних наук університету, професор Ху Яньлей і асоційований науковий співробітник Чжан Ячао команда мікро-нано-інженерної лабораторії, інноваційний режим роботи тонкої плівки Janus, режим захисту розглядається окремо , шляхом розтягування та звільнення м'яких матеріалів для досягнення гідрофільного мікропористого - щілинного каналу відкритого та прихованого захисту, тобто перемикання режимів роботи/захисту. 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 випливає з мікроканалів у напрямку товщини, модифікованих за допомогою одностороннього хімічного покриття, через яке вода може транспортуватися напрямлено з гідрофобної сторони на гідрофільну. Однак знос хімічного покриття та засмічення мікроканалів частинками забруднюючих речовин у повітрі в непіковому стані значно скоротили термін служби плівок Janus. Довговічність плівок Janus є актуальною проблемою, яку необхідно вирішити в умовах дедалі актуальнішого практичного застосування.
Дослідницька група використала фемтосекундне лазерне травлення для отримання тривимірних мікроканалів, що складаються з ґратчастих мікроканалів і мікропор на попередньо розтягнутій силікатній підкладці, і модифікувала мікроканавки гідрофільним покриттям, тоді як тильна сторона все ще зберігає внутрішню гідрофобність силікагелю для досягнення функції Януса. 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.
