Στις 28 Φεβρουαρίου από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας ενημερώθηκε ότι το Κολλέγιο Μηχανικών Επιστημών του πανεπιστημίου, ο καθηγητής Hu Yanlei και ο αναπληρωτής ερευνητής Zhang Yachao ομάδα εργαστηρίου μικρο-νανο-μηχανικής, καινοτόμος λειτουργία εργασίας λεπτής ταινίας Janus, λειτουργία προστασίας εξετάζεται χωριστά , με τέντωμα και απελευθέρωση μαλακών υλικών για την επίτευξη υδρόφιλου μικροπορώδους καναλιού - σχισμής της εκτεθειμένης και κρυφής προστασίας, π.χ. εναλλαγή λειτουργίας εργασίας/προστασίας. Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο Nature Communications.
Οι μεμβράνες Janus χρησιμοποιούνται ευρέως στον διαχωρισμό λαδιού-νερού, στη συλλογή νερού-ομίχλης και φορετών επιθεμάτων με τη μοναδική διαμεμβρανική λειτουργία μεταφοράς νερού. Η λειτουργικότητα των παραδοσιακών μεμβρανών Janus πηγάζει από μικροκανάλια στην κατεύθυνση του πάχους τροποποιημένα με μονόπλευρη χημική επίστρωση, μέσω της οποίας το νερό μπορεί να μεταφερθεί κατευθυντικά από την υδρόφοβη πλευρά στην υδρόφιλη πλευρά. Ωστόσο, η φθορά της χημικής επικάλυψης και η απόφραξη των μικροκαναλιών από σωματίδια ρύπων του αέρα σε κατάσταση εκτός αιχμής έχουν μειώσει σημαντικά τη διάρκεια ζωής των φιλμ Janus. Η ανθεκτικότητα των ταινιών Janus είναι ένα επείγον ζήτημα που πρέπει να επιλυθεί ενόψει των ολοένα και πιο επειγουσών πρακτικών εφαρμογών.
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε χάραξη λέιζερ femtosecond για την προετοιμασία τρισδιάστατων μικροκαναλιών που αποτελούνται από μικροαυλάκια και μικροπόρους τύπου πλέγματος σε ένα προτεταμένο υπόστρωμα πυριτίας και τροποποίησε τις μικροαυλακώσεις με μια υδρόφιλη επίστρωση, ενώ η πίσω πλευρά εξακολουθεί να διατηρεί την εγγενή υδροφοβικότητα του πυριτίου. επιτύχει τη συνάρτηση Janus. Μετά την απελευθέρωση της σιλικόνης, οι μικροθυρίδες και οι μικροπόροι κλείνουν για να προστατεύσουν την υδρόφιλη επίστρωση στο εσωτερικό των μικροκαναλιών από μηχανικές κρούσεις. Η κατ' απαίτηση εναλλαγή της λειτουργίας τεντώματος και της λειτουργίας προστασίας απελευθέρωσης δίνει στο φιλμ Janus μηχανική ανθεκτικότητα. Η λειτουργία προστασίας όχι μόνο αντιστέκεται στη συνεχή μηχανική τριβή, αλλά λειτουργεί και ως λειτουργία αποθήκευσης για να επιβραδύνει την αστοχία της υδρόφιλης επίστρωσης, πραγματοποιώντας τη λειτουργία μονοκατευθυντικής διαπερατότητας νερού για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η ανθεκτικότητα του φιλμ Janus βελτιώνεται με την ενεργή εναλλαγή στη λειτουργία προστασίας όταν το φιλμ αντιμετωπίζει εξωτερική μηχανική τριβή ή κρούση. Με βάση τη στρατηγική «αλλαγής λειτουργίας», η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε μια μέθοδο μικροκατασκευής με λέιζερ femtosecond για να παρασκευάσει ανθεκτικά φιλμ Janus. Διαπιστώθηκε ότι η προστατευτική λειτουργία έδωσε στο φιλμ Janus μηχανική ανθεκτικότητα, διατηρώντας τη μονοκατευθυντική διαπερατότητα των σταγονιδίων νερού μετά από 2,000 κύκλους τριβής και 10 ημέρες έκθεσης στον αέρα. Επιπλέον, η λειτουργία προστασίας άντεξε σε σκληρές δοκιμές όπως τρίψιμο γυαλόχαρτου, πίεση στα δάχτυλα, κρούση άμμου και ξεφλούδισμα της ταινίας.
Οι ερευνητές λένε ότι η προτεινόμενη στρατηγική εναλλαγής τρόπου λειτουργίας έχει σημαντικές δυνατότητες για την προώθηση των πρακτικών εφαρμογών των φιλμ Janus σε διάφορους τομείς, όπως ο διαχωρισμός και ο καθαρισμός πολλαπλών φάσεων, ο χειρισμός μικρορευστών και τα φορητά επιθέματα παρακολούθησης της υγείας.
