28 февраля из Университета науки и технологий Китая было сообщено, что Университетский колледж инженерных наук, профессор Ху Яньлей и научный сотрудник Чжан Ячао, команда лаборатории микронаноинженерии, инновационный режим работы с тонкими пленками Janus, режим защиты рассматривается отдельно , путем растяжения и освобождения мягких материалов для достижения гидрофильного микропористо-щелевого канала открытой и скрытой защиты, т.е. переключения режима работы/защиты. Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Nature Communications.
Пленки Janus широко используются для разделения масла и воды, сбора водяного тумана и изготовления носимых пластырей благодаря своей уникальной функции трансмембранно-ориентированного переноса воды. Функциональность традиционных пленок Janus обусловлена наличием микроканалов в направлении толщины, модифицированных односторонним химическим покрытием, через которое вода может транспортироваться направленно от гидрофобной стороны к гидрофильной стороне. Однако износ химического покрытия и засорение микроканалов частицами загрязняющих веществ, находящихся в воздухе, в непиковом состоянии значительно сократили срок службы пленок Janus. Долговечность пленок Janus является актуальной проблемой, которую необходимо решить в свете все более актуальных практических применений.
Исследовательская группа использовала фемтосекундное лазерное травление для подготовки трехмерных микроканалов, состоящих из решетчатых микроканавок и микропор на предварительно растянутой подложке из кремнезема, и модифицировала микроканавки гидрофильным покрытием, при этом задняя сторона по-прежнему сохраняет внутреннюю гидрофобность силикагеля, чтобы достичь функции Януса. После выхода силикона микрощели и микропоры закрываются, чтобы защитить гидрофильное покрытие внутри микроканалов от механических воздействий. Переключение режима растяжения и режима защиты по требованию придает пленке Janus механическую прочность. Режим защиты не только противостоит непрерывному механическому трению, но также действует как режим хранения, замедляя разрушение гидрофильного покрытия, реализуя функцию однонаправленной водопроницаемости в течение длительного периода времени.
По мнению исследователей, долговечность пленки Janus повышается за счет активного переключения в режим защиты, когда пленка подвергается внешнему механическому трению или удару. Основываясь на стратегии «переключения режима», исследовательская группа использовала метод фемтосекундного лазерного микропроизводства для изготовления прочных пленок Януса. Установлено, что защитный режим придает пленке Янус механическую прочность, сохраняя однонаправленную проницаемость капель воды после 2,000 циклов трения и 10 суток воздействия воздуха. Кроме того, режим защиты выдержал суровые испытания, такие как трение наждачной бумагой, давление пальцев, воздействие песка и отслаивание ленты.
Исследователи говорят, что предложенная ими стратегия переключения режимов имеет значительный потенциал для продвижения практического применения пленок Януса в различных областях, включая многофазное разделение и очистку, микрофлюидные манипуляции и портативные пластыри для мониторинга здоровья.
