Kinijos mokslo ir technologijų universitetas (USTC) vasario 28 d. sužinojo, kad profesoriaus Hu Yanlei ir asocijuotojo tyrėjo Zhang Yachao komanda iš USTC Inžinerijos mokslų mokyklos mikro ir nano inžinerijos laboratorijos naujoviškai įvertino darbo režimą ir Janus plėvelių apsaugos režimas atskirai ir įgyvendinta hidrofilinių mikroporų griovelių kanalų apsauga tiek atviru, tiek paslėptu režimu, ty darbo/apsaugos režimų perjungimas, tempiant ir atpalaiduojant minkštas medžiagas. Tyrimo rezultatai neseniai buvo paskelbti Nature Communications.
Janus plėvelės yra plačiai naudojamos naftos ir vandens atskyrimui, vandens rūko surinkimui ir nešiojamiems pleistrams, turintiems unikalią transmembraninę vandens transportavimo funkciją. Tradicinių Janus plėvelių funkcionalumas atsiranda dėl storio krypties mikrokanalų, modifikuotų vienpuse chemine danga, per kurią vanduo gali būti nukreiptas iš hidrofobinio į hidrofilinį paviršių. Tačiau cheminės dangos susidėvėjimas ir mikrokanalų užsikimšimas ore sklindančiomis teršalų dalelėmis ne piko metu labai sutrumpino Janus plėvelių tarnavimo laiką. „Janus“ plėvelių ilgaamžiškumas yra problema, kurią reikia išspręsti, kad būtų patenkinti didėjantys realaus pasaulio taikomųjų programų reikalavimai.
Naudodama femtosekundinį lazerinį ėsdinimą, tyrėjų komanda paruošė trimačius mikrokanalus, sudarytus iš grotelių pavidalo mikrogriovelių ir mikroporų ant iš anksto įtempto silicio dioksido pagrindo ir modifikavo mikrogriovelius hidrofiline danga, o mikrogriovelių nugarėlė išlaikė vidinį silicio dioksido hidrofobiškumą. gelis Janus funkcionalumui realizuoti. Išsilaisvinus silikonui, mikro plyšiai ir mikroporos uždaromos, kad apsaugotų hidrofilinę dangą mikro kanalų viduje nuo mechaninių poveikių. Tempimo režimo ir apsaugos nuo nusileidimo režimo perjungimas pagal poreikį suteikia Janus plėvelės mechaninį patvarumą. Apsaugos režimas ne tik atsparus nuolatinei mechaninei trinčiai, bet ir veikia kaip saugojimo režimas, sulėtinantis hidrofilinės dangos gedimą, realizuodamas vienkrypčio vandens pralaidumo funkciją ilgą laiką.
Tyrėjų teigimu, Janus plėvelės ilgaamžiškumas pagerinamas aktyviai persijungiant į apsaugos režimą, kai plėvelė susiduria su išorine mechanine trintimi ar smūgiu. Remdamasi „režimo perjungimo“ strategija, tyrėjų komanda panaudojo femtosekundžių lazerinio mikrogamybos metodą, kad paruoštų patvarias Janus plėveles. Nustatyta, kad apsauginis režimas Janus plėvelei suteikė mechaninį patvarumą, išlaikant vienakryptį vandens lašelių pralaidumą po 2,000 trinties ciklų ir 10 dienų oro poveikio. Be to, apsaugos režimas atlaikė griežtus bandymus, tokius kaip švitrinio popieriaus trynimas, pirštų spaudimas, smėlio smūgis ir juostos lupimasis.
Tyrėjai teigia, kad jų siūloma režimo perjungimo strategija turi didelį potencialą tobulinti praktinį Janus plėvelių pritaikymą įvairiose srityse, įskaitant daugiafazį atskyrimą ir valymą, mikrofluidinį manipuliavimą ir nešiojamus sveikatos stebėjimo pleistrus.
