La Universitat de Ciència i Tecnologia de la Xina (USTC) va saber el 28 de febrer que un equip del professor Hu Yanlei i l'investigador associat Zhang Yachao del Laboratori d'Enginyeria Micro i Nano de l'Escola de Ciències de l'Enginyeria de l'USTC ha considerat de manera innovadora el mode de treball i manera de protecció de les pel·lícules Janus per separat, i es va adonar de la protecció dels canals hidròfils de ranura de microporos tant en modes exposats com ocults, és a dir, la commutació dels modes de treball/protecció, mitjançant l'estirament i l'alliberament dels materials tous. Els resultats de la investigació es van publicar recentment a Nature Communications.
Les pel·lícules Janus s'utilitzen àmpliament en la separació d'aigua i oli, la recollida de boira d'aigua i els pegats que es poden portar amb la seva funció única de transport d'aigua orientada a la transmembrana. La funcionalitat de les pel·lícules Janus tradicionals s'origina a partir de microcanals en la direcció del gruix modificat amb un recobriment químic d'una sola cara, a través del qual l'aigua es pot transportar direccionalment des de la superfície hidròfoba a la hidròfila. No obstant això, el desgast del recobriment químic i l'obstrucció dels microcanals per partícules contaminants en l'aire en estat de màxima intensitat han escurçat molt la vida útil de les pel·lícules Janus. La durabilitat de les pel·lícules de Janus és un problema que cal abordar per satisfer les creixents demandes de les aplicacions del món real.
Utilitzant gravat làser de femtosegons, l'equip d'investigació va preparar microcanals tridimensionals formats per microsolcs i microporus en forma de gelosia sobre un substrat de sílice preestirat i va modificar els microsolcs amb un recobriment hidròfil, mentre que la part posterior dels microsolcs va mantenir la hidrofobicitat intrínseca de la sílice. gel per realitzar la funcionalitat de Janus. Després de l'alliberament de la silicona, les micro-ranures i els micro-porus es tanquen per protegir el recobriment hidròfil dins dels micro-canals dels impactes mecànics. El canvi sota demanda del mode d'estirament i el mode de protecció d'alliberament ofereix a la pel·lícula Janus una durabilitat mecànica. El mode de protecció no només resisteix la fricció mecànica contínua, sinó que també actua com a mode d'emmagatzematge per frenar la fallada del recobriment hidròfil, realitzant la funció de permeabilitat a l'aigua unidireccional durant un llarg període de temps.
Segons els investigadors, la durabilitat de la pel·lícula Janus es millora canviant activament al mode de protecció quan la pel·lícula troba fricció o impacte mecànic extern. A partir de l'estratègia de "canvi de mode", l'equip d'investigació va utilitzar un mètode de microfabricació làser de femtosegons per preparar pel·lícules de Janus duradores. Es va trobar que el mode de protecció donava a la pel·lícula Janus una durabilitat mecànica, mantenint la permeabilitat unidireccional de les gotes d'aigua després de 2,000 cicles de fricció i 10 dies d'exposició a l'aire. A més, el mode de protecció va suportar proves dures, com ara el fregament del paper de vidre, la pressió dels dits, l'impacte de la sorra i el despreniment de la cinta.
Els investigadors diuen que la seva estratègia de canvi de mode proposada té un potencial important per avançar en les aplicacions pràctiques de les pel·lícules Janus en una varietat de camps, com ara la separació i purificació multifàsica, la manipulació de microfluídics i els pegats de control de la salut portàtils.
