University of Science and Technology of China (USTC) fikk vite 28. februar at et team av professor Hu Yanlei og førsteamanuensis Zhang Yachao fra Micro and Nano Engineering Laboratory ved School of Engineering Sciences ved USTC innovativt har vurdert arbeidsmodusen og beskyttelsesmodus for Janus-filmer separat, og realiserte beskyttelsen av hydrofile mikropore-sporkanaler i både eksponerte og skjulte moduser, dvs. bytte av arbeids-/beskyttelsesmoduser, gjennom strekking og frigjøring av de myke materialene. Forskningsresultatene ble nylig publisert i Nature Communications.
Janus-filmer er mye brukt i olje-vann-separasjon, vann-tåkeoppsamling og bærbare lapper med sin unike transmembranorienterte vanntransportfunksjon. Funksjonaliteten til tradisjonelle Janus-filmer stammer fra mikrokanaler i tykkelsesretningen modifisert med et ensidig kjemisk belegg, gjennom hvilket vann kan transporteres retningsbestemt fra den hydrofobe til den hydrofile overflaten. Imidlertid har slitasjen av det kjemiske belegget og tilstopping av mikrokanalene av luftbårne forurensende partikler i lavtopptilstand forkortet levetiden til Janus-filmer betraktelig. Holdbarheten til Janus-filmer er et problem som må løses for å møte de økende kravene til virkelige applikasjoner.
Ved å bruke femtosekund laseretsing forberedte forskerteamet tredimensjonale mikrokanaler bestående av gitterlignende mikroriller og mikroporer på et forhåndsstrukket silikasubstrat og modifiserte mikrorillene med et hydrofilt belegg, mens baksiden av mikrosporene opprettholdt silikaens iboende hydrofobitet. gel for å realisere Janus-funksjonalitet. Etter frigjøring av silikonet lukkes mikrospaltene og mikroporene for å beskytte det hydrofile belegget inne i mikrokanalene mot mekaniske støt. On-demand bytting av strekkmodus og frigjøringsbeskyttelsesmodus gir Janus-filmen mekanisk holdbarhet. Beskyttelsesmodusen motstår ikke bare kontinuerlig mekanisk friksjon, men fungerer også som en lagringsmodus for å bremse svikten i det hydrofile belegget, og realiserer den ensrettede vannpermeabilitetsfunksjonen i lang tid.
Ifølge forskerne forbedres holdbarheten til Janus-filmen ved aktivt å bytte til beskyttelsesmodus når filmen møter ekstern mekanisk friksjon eller støt. Basert på "modusbytte"-strategien brukte forskerteamet en femtosekund laser mikrofabrikasjonsmetode for å forberede holdbare Janus-filmer. Det ble funnet at den beskyttende modusen ga Janus-filmen mekanisk holdbarhet, og opprettholder den ensrettede permeabiliteten til vanndråper etter 2, 000 friksjonssykluser og 10 dagers eksponering for luft. I tillegg tålte beskyttelsesmodusen harde tester som sliping av sandpapir, fingertrykk, sandstøt og tapeavskalling.
Forskerne sier at deres foreslåtte modusbyttestrategi har betydelig potensial for å fremme de praktiske anvendelsene av Janus-filmer på en rekke felt, inkludert flerfaseseparasjon og -rensing, mikrofluidisk manipulasjon og bærbare helseovervåkingsplaster.
