記者2月28日從中國科學技術大學獲悉，該校工程科學學院微納米工程實驗室胡衍雷教授和張亞超副研究員團隊，創新性地將Janus薄膜的工作模式、保護模式分開考慮，通過拉伸和釋放軟材料實現親水微孔-槽通道的裸露與隱藏保護，即工作/保護模式切換。研究成果日前發表于《自然·通訊》。
Janus薄膜以其獨特的跨膜定向輸水功能廣泛應用于油水分離、水霧收集以及可穿戴貼片等領域。傳統Janus薄膜的功能源于厚度方向上的微通道與單面化學涂層修飾，水通過微通道可以從疏水面向親水面定向運輸。然而，使用過程中化學涂層易被磨損導致功能失效、非工作狀態時微通道易被空氣中污染物顆粒堵塞等問題極大地縮短了Janus薄膜使用壽命。面對日益迫切的實際應用需求，Janus薄膜的耐用性問題亟待解決。
研究團隊利用飛秒激光刻蝕，在預拉伸硅膠基底上制備出由柵格狀微槽與微孔構成的三維微通道，并對微槽面進行親水涂層修飾，而背面仍保持硅膠本征疏水性實現Janus功能。硅膠釋放后微槽、微孔封閉保護微通道內的親水涂層以抵御機械沖擊。拉伸工作模式、釋放保護模式的按需切換賦予了Janus薄膜機械耐久性，保護模式不僅能抵抗持續性機械摩擦，還能作為儲存模式減緩親水涂層的失效，實現單向水透過功能長期保持。
研究人員介紹，當Janus膜遇到外界機械摩擦或沖擊時，通過主動切換到保護模式，提高了Janus膜的耐用性。基于“模式切換”策略，研究團隊利用飛秒激光微納制造方法，制備了耐用型Janus薄膜。研究發現，保護模式賦予了Janus膜機械耐久性，在2000次摩擦循環、空氣中暴露10天等測試下仍能保持水滴的單向透過功能。另外，保護模式還能抵御砂紙摩擦、手指按壓、沙子沖擊、膠帶剝離等嚴苛測試。
研究人員表示，他們提出的模式切換策略對于推動Janus薄膜在多相分離提純、微流體操控與可穿戴健康監測貼片等多種領域的實際應用具有重大潛力。
（中國科大供圖）
記者2月28日從中國科學技術大學獲悉，該校工程科學學院微納米工程實驗室胡衍雷教授和張亞超副研究員團隊，創新性地將Janus薄膜的工作模式、保護模式分開考慮，通過拉伸和釋放軟材料實現親水微孔-槽通道的裸露與隱藏保護，即工作/保護模式切換。研究成果日前發表于《自然·通訊》。
Janus薄膜以其獨特的跨膜定向輸水功能廣泛應用于油水分離、水霧收集以及可穿戴貼片等領域。傳統Janus薄膜的功能源于厚度方向上的微通道與單面化學涂層修飾，水通過微通道可以從疏水面向親水面定向運輸。然而，使用過程中化學涂層易被磨損導致功能失效、非工作狀態時微通道易被空氣中污染物顆粒堵塞等問題極大地縮短了Janus薄膜使用壽命。面對日益迫切的實際應用需求，Janus薄膜的耐用性問題亟待解決。
研究團隊利用飛秒激光刻蝕，在預拉伸硅膠基底上制備出由柵格狀微槽與微孔構成的三維微通道，并對微槽面進行親水涂層修飾，而背面仍保持硅膠本征疏水性實現Janus功能。硅膠釋放后微槽、微孔封閉保護微通道內的親水涂層以抵御機械沖擊。拉伸工作模式、釋放保護模式的按需切換賦予了Janus薄膜機械耐久性，保護模式不僅能抵抗持續性機械摩擦，還能作為儲存模式減緩親水涂層的失效，實現單向水透過功能長期保持。
研究人員介紹，當Janus膜遇到外界機械摩擦或沖擊時，通過主動切換到保護模式，提高了Janus膜的耐用性。基于“模式切換”策略，研究團隊利用飛秒激光微納制造方法，制備了耐用型Janus薄膜。研究發現，保護模式賦予了Janus膜機械耐久性，在2000次摩擦循環、空氣中暴露10天等測試下仍能保持水滴的單向透過功能。另外，保護模式還能抵御砂紙摩擦、手指按壓、沙子沖擊、膠帶剝離等嚴苛測試。
研究人員表示，他們提出的模式切換策略對于推動Janus薄膜在多相分離提純、微流體操控與可穿戴健康監測貼片等多種領域的實際應用具有重大潛力。
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