Ķīnas Zinātnes un tehnoloģijas universitāte (USTC) 28. februārī uzzināja, ka profesora Hu Yanlei un asociētā pētnieka Džana Jačao komanda no USTC Inženierzinātņu skolas Mikro un nanoinženierijas laboratorijas ir novatoriski apsvērusi darba režīmu un Janus plēvju aizsardzības režīms atsevišķi, un realizēta hidrofilo mikroporu-rievu kanālu aizsardzība gan eksponētā, gan slēptā režīmā, ti, darba/aizsardzības režīmu pārslēgšana, izstiepjot un atbrīvojot mīkstos materiālus. Pētījuma rezultāti nesen tika publicēti Nature Communications.
Janus plēves tiek plaši izmantotas eļļas un ūdens atdalīšanai, ūdens miglas savākšanai un valkājamiem ielāpiem ar to unikālo transmembrānu orientētu ūdens transportēšanas funkciju. Tradicionālo Janus plēvju funkcionalitāte rodas no mikrokanāliem biezuma virzienā, kas modificēts ar vienpusēju ķīmisku pārklājumu, caur kuru ūdens var virzīties no hidrofobās uz hidrofilo virsmu. Tomēr ķīmiskā pārklājuma nodilums un mikrokanālu aizsērēšana ar gaisā esošām piesārņojošām daļiņām ārpus maksimuma ir ievērojami saīsinājusi Janus plēvju kalpošanas laiku. Janus filmu izturība ir problēma, kas jārisina, lai apmierinātu pieaugošās reālās pasaules lietojumprogrammu prasības.
Izmantojot femtosekundes lāzera kodināšanu, pētnieku grupa sagatavoja trīsdimensiju mikrokanālus, kas sastāv no režģveida mikrorievām un mikroporām uz iepriekš izstiepta silīcija dioksīda substrāta un modificēja mikrorievas ar hidrofilu pārklājumu, savukārt mikrorievu aizmugure saglabāja silīcija dioksīda raksturīgo hidrofobitāti. gēls, lai realizētu Janus funkcionalitāti. Pēc silikona izdalīšanās tiek aizvērtas mikrospravas un mikroporas, lai aizsargātu hidrofilo pārklājumu mikrokanālos pret mehāniskiem triecieniem. Izstiepšanas režīma un atbrīvošanas aizsardzības režīma pārslēgšana pēc pieprasījuma nodrošina Janus plēves mehānisko izturību. Aizsardzības režīms ne tikai iztur nepārtrauktu mehānisko berzi, bet arī darbojas kā uzglabāšanas režīms, lai palēninātu hidrofilā pārklājuma atteici, realizējot vienvirziena ūdens caurlaidības funkciju uz ilgu laiku.
Pēc pētnieku domām, Janus plēves izturība tiek uzlabota, aktīvi pārslēdzoties uz aizsardzības režīmu, kad plēve saskaras ar ārēju mehānisku berzi vai triecienu. Pamatojoties uz "režīmu pārslēgšanas" stratēģiju, pētnieku grupa izmantoja femtosekundes lāzera mikrofabrikas metodi, lai sagatavotu izturīgas Janus plēves. Tika konstatēts, ka aizsargrežīms nodrošināja Janus plēves mehānisko izturību, saglabājot ūdens pilienu vienvirziena caurlaidību pēc 2,000 berzes cikliem un 10 dienu ilgas gaisa iedarbības. Turklāt aizsardzības režīms izturēja bargus testus, piemēram, smilšpapīra berzi, pirkstu spiedienu, smilšu triecienu un lentes lobīšanos.
Pētnieki saka, ka viņu ierosinātajai režīmu pārslēgšanas stratēģijai ir ievērojams potenciāls Janus filmu praktiskas pielietošanas veicināšanai dažādās jomās, tostarp daudzfāzu atdalīšanas un attīrīšanas, mikrofluidiskās manipulācijas un valkājamos veselības uzraudzības ielāpus.
