Universiti Sains dan Teknologi China (USTC) telah mengetahui pada 28 Februari bahawa pasukan Profesor Hu Yanlei dan Penyelidik Bersekutu Zhang Yachao dari Makmal Kejuruteraan Mikro dan Nano Pusat Pengajian Sains Kejuruteraan di USTC telah mempertimbangkan secara inovatif mod kerja dan mod perlindungan filem Janus secara berasingan, dan merealisasikan perlindungan saluran alur mikropori hidrofilik dalam kedua-dua mod terdedah dan tersembunyi, iaitu, penukaran mod kerja/perlindungan, melalui regangan dan pelepasan bahan lembut. Hasil penyelidikan baru-baru ini diterbitkan dalam Nature Communications.
Filem Janus digunakan secara meluas dalam pengasingan minyak-air, pengumpulan kabus air, dan tampalan boleh pakai dengan fungsi pengangkutan air berorientasikan transmembran yang unik. Kefungsian filem Janus tradisional berasal daripada saluran mikro dalam arah ketebalan yang diubah suai dengan salutan kimia satu sisi, yang melaluinya air boleh diangkut secara berarah dari hidrofobik ke permukaan hidrofilik. Walau bagaimanapun, haus dan lusuh salutan kimia dan penyumbatan saluran mikro oleh zarah pencemar bawaan udara dalam keadaan luar puncak telah memendekkan hayat perkhidmatan filem Janus. Ketahanan filem Janus merupakan isu yang perlu ditangani bagi memenuhi permintaan yang semakin meningkat bagi aplikasi dunia sebenar.
Menggunakan etsa laser femtosaat, pasukan penyelidik menyediakan saluran mikro tiga dimensi yang terdiri daripada alur mikro dan liang mikro seperti kekisi pada substrat silika pra-regang dan mengubah suai alur mikro dengan salutan hidrofilik, manakala bahagian belakang alur mikro mengekalkan hidrofobisiti intrinsik silika. gel untuk merealisasikan fungsi Janus. Selepas pelepasan silikon, slot mikro dan liang mikro ditutup untuk melindungi salutan hidrofilik di dalam saluran mikro daripada kesan mekanikal. Pensuisan atas permintaan bagi mod regangan dan mod perlindungan pelepasan memberikan ketahanan mekanikal filem Janus. Mod perlindungan bukan sahaja menahan geseran mekanikal berterusan, tetapi juga bertindak sebagai mod penyimpanan untuk memperlahankan kegagalan salutan hidrofilik, merealisasikan fungsi kebolehtelapan air satu arah untuk jangka masa yang panjang.
Menurut penyelidik, ketahanan filem Janus dipertingkatkan dengan beralih secara aktif kepada mod perlindungan apabila filem itu menghadapi geseran atau hentaman mekanikal luaran. Berdasarkan strategi "penukaran mod", pasukan penyelidik menggunakan kaedah mikrofabrikasi laser femtosaat untuk menyediakan filem Janus yang tahan lama. Didapati bahawa mod perlindungan memberikan ketahanan mekanikal filem Janus, mengekalkan kebolehtelapan satu arah titisan air selepas 2,000 kitaran geseran dan 10 hari pendedahan kepada udara. Di samping itu, mod perlindungan menahan ujian keras seperti gosokan kertas pasir, tekanan jari, kesan pasir dan pengelupasan pita.
Para penyelidik mengatakan strategi penukaran mod yang dicadangkan mereka mempunyai potensi besar untuk memajukan aplikasi praktikal filem Janus dalam pelbagai bidang, termasuk pemisahan dan penulenan berbilang fasa, manipulasi mikrobendalir dan tampung pemantauan kesihatan boleh pakai.
