Университетът за наука и технологии на Китай (USTC) научи на 28 февруари, че екип от професор Ху Янлей и асоцииран изследовател Джан Ячао от Микро и нано инженерната лаборатория на Училището по инженерни науки към USTC новаторски е разгледал режима на работа и режим на защита на филмите Janus поотделно и реализира защитата на хидрофилни канали за микропори-жлебове както в открит, така и в скрит режим, т.е. превключването на режимите на работа/защита, чрез разтягане и освобождаване на меките материали. Резултатите от изследването бяха публикувани наскоро в Nature Communications.
Филмите Janus се използват широко в отделянето на масло-вода, събирането на водна мъгла и носещите се пластири с тяхната уникална трансмембранно ориентирана функция за воден транспорт. Функционалността на традиционните филми Janus произлиза от микроканали в посока на дебелината, модифицирани с едностранно химическо покритие, през което водата може да се транспортира насочено от хидрофобната към хидрофилната повърхност. Въпреки това, износването на химическото покритие и запушването на микроканалите от частици замърсители във въздуха в непиково състояние значително съкратиха експлоатационния живот на филмите Janus. Издръжливостта на фолиата Janus е проблем, който трябва да бъде разгледан, за да се отговори на нарастващите изисквания на приложенията в реалния свят.
Използвайки фемтосекундно лазерно ецване, изследователският екип подготви триизмерни микроканали, състоящи се от подобни на решетка микрожлебове и микропори върху предварително опънат силициев субстрат и модифицира микрожлебовете с хидрофилно покритие, докато задната страна на микрожлебовете поддържаше присъщата хидрофобност на силициевия диоксид гел за реализиране на функционалността на Janus. След освобождаването на силикона, микро-слотовете и микро-порите се затварят, за да предпазят хидрофилното покритие вътре в микро-каналите срещу механични въздействия. Превключването при поискване на режима на разтягане и режима на защита срещу освобождаване придава механична издръжливост на фолиото Janus. Режимът на защита не само издържа на непрекъснато механично триене, но също така действа като режим на съхранение, за да забави повредата на хидрофилното покритие, реализирайки функцията за еднопосочна водопропускливост за дълъг период от време.
Според изследователите издръжливостта на фолиото Janus се подобрява чрез активно превключване в режим на защита, когато фолиото се сблъска с външно механично триене или удар. Въз основа на стратегията за "превключване на режима", изследователският екип използва фемтосекунден лазерен метод за микрофабрикация, за да подготви трайни филми Janus. Беше установено, че защитният режим дава на филма Janus механична издръжливост, поддържайки еднопосочната пропускливост на водните капки след 2 000 цикъла на триене и 10 дни излагане на въздух. В допълнение режимът на защита издържа на сурови тестове като триене с шкурка, натиск с пръст, удар с пясък и отлепване на лента.
Изследователите казват, че предложената от тях стратегия за превключване на режима има значителен потенциал за напредване на практическите приложения на филмите Janus в различни области, включително многофазно разделяне и пречистване, микрофлуидна манипулация и носими лепенки за наблюдение на здравето.
