มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน (USTC) ได้เรียนรู้เมื่อวันที่ 28 กุมภาพันธ์ว่าทีมของศาสตราจารย์ Hu Yanlei และรองนักวิจัย Zhang Yachao จากห้องปฏิบัติการวิศวกรรมไมโครและนาโนของ School of Engineering Sciences ที่ USTC ได้พิจารณารูปแบบการทำงานและ โหมดการป้องกันของฟิล์ม Janus แยกจากกัน และตระหนักถึงการปกป้องช่องไมโครพอร์-ร่องที่ชอบน้ำทั้งในโหมดสัมผัสและซ่อน เช่น การเปลี่ยนโหมดการทำงาน/การป้องกัน ผ่านการยืดและปล่อยวัสดุอ่อน ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน Nature Communications
ฟิล์ม Janus ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการแยกน้ำมัน-น้ำ การรวบรวมละอองน้ำ และแผ่นติดที่สวมใส่ได้ พร้อมด้วยฟังก์ชันการขนส่งทางน้ำที่เน้นเมมเบรนที่เป็นเอกลักษณ์ การทำงานของฟิล์ม Janus แบบดั้งเดิมมีต้นกำเนิดจากช่องไมโครในทิศทางความหนาที่ดัดแปลงด้วยการเคลือบสารเคมีด้านเดียว ซึ่งสามารถลำเลียงน้ำในทิศทางจากส่วนที่ไม่ชอบน้ำไปยังพื้นผิวที่ชอบน้ำ อย่างไรก็ตาม การสึกหรอของการเคลือบสารเคมีและการอุดตันของไมโครแชนเนลโดยอนุภาคมลพิษในอากาศในสภาวะไม่พีค ทำให้อายุการใช้งานของฟิล์ม Janus สั้นลงอย่างมาก ความทนทานของฟิล์ม Janus เป็นปัญหาที่ต้องได้รับการแก้ไข เพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นของการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง
ทีมวิจัยใช้การแกะสลักด้วยเลเซอร์ femtosecond เพื่อเตรียมช่องไมโครช่องสามมิติซึ่งประกอบด้วยร่องไมโครที่มีลักษณะคล้ายตาข่ายและรูพรุนบนพื้นผิวซิลิกาที่ยืดไว้ล่วงหน้า และแก้ไขร่องไมโครด้วยการเคลือบที่ชอบน้ำ ในขณะที่ด้านหลังของร่องไมโครยังคงรักษาความสามารถในการไม่ชอบน้ำภายในของซิลิกา เจลเพื่อให้ทราบถึงฟังก์ชันการทำงานของ Janus หลังจากปล่อยซิลิโคน ช่องไมโครและรูพรุนขนาดเล็กจะปิดลงเพื่อปกป้องสารเคลือบที่ชอบน้ำภายในช่องไมโครจากผลกระทบทางกล การสลับโหมดการยืดและโหมดการป้องกันการหลุดตามความต้องการทำให้ฟิล์ม Janus มีความทนทานทางกลไก โหมดการป้องกันไม่เพียงแต่ต้านทานการเสียดสีทางกลอย่างต่อเนื่อง แต่ยังทำหน้าที่เป็นโหมดการจัดเก็บเพื่อชะลอความล้มเหลวของสารเคลือบที่ชอบน้ำ ทำให้มีฟังก์ชันการซึมผ่านของน้ำในทิศทางเดียวเป็นระยะเวลานาน
นักวิจัยกล่าวว่าความทนทานของฟิล์ม Janus ได้รับการปรับปรุงโดยการสลับไปใช้โหมดการป้องกันเมื่อฟิล์มพบกับแรงเสียดทานหรือแรงกระแทกจากกลไกภายนอก ตามกลยุทธ์ "การเปลี่ยนโหมด" ทีมวิจัยใช้วิธีการผลิตด้วยเลเซอร์ขนาดเล็กแบบ femtosecond เพื่อเตรียมฟิล์ม Janus ที่ทนทาน พบว่าโหมดการป้องกันทำให้ฟิล์ม Janus มีความทนทาน โดยคงความสามารถในการซึมผ่านของหยดน้ำในทิศทางเดียวหลังจากผ่านไป 2,{2}} รอบแรงเสียดทาน และ 10 วันเมื่อสัมผัสกับอากาศ นอกจากนี้ โหมดการป้องกันยังทนต่อการทดสอบที่รุนแรง เช่น การถูกระดาษทราย การกดนิ้ว การกระแทกของทราย และการลอกเทป
นักวิจัยกล่าวว่ากลยุทธ์การเปลี่ยนโหมดที่นำเสนอมีศักยภาพที่สำคัญในการพัฒนาการใช้งานจริงของฟิล์ม Janus ในหลากหลายสาขา รวมถึงการแยกและการทำให้บริสุทธิ์แบบหลายเฟส การจัดการกับไมโครฟลูอิดิก และแพทช์ตรวจสุขภาพที่สวมใส่ได้
