L'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) a appris le 28 février qu'une équipe composée du professeur Hu Yanlei et du chercheur associé Zhang Yachao du laboratoire de micro et nano-ingénierie de l'École des sciences de l'ingénieur de l'USTC avait envisagé de manière innovante le mode de travail et mode de protection des films Janus séparément et a réalisé la protection des canaux hydrophiles à micropores-rainures dans les modes exposé et caché, c'est-à-dire la commutation des modes de travail/protection, par l'étirement et la libération des matériaux souples. Les résultats de la recherche ont été récemment publiés dans Nature Communications.
Les films Janus sont largement utilisés dans la séparation huile-eau, la collecte de brouillard d'eau et les patchs portables grâce à leur fonction unique de transport d'eau orientée transmembranaire. La fonctionnalité des films Janus traditionnels provient de microcanaux dans le sens de l'épaisseur modifiés par un revêtement chimique simple face, à travers lesquels l'eau peut être transportée de la surface hydrophobe à la surface hydrophile. Cependant, l'usure du revêtement chimique et le colmatage des microcanaux par des particules polluantes en suspension dans l'air en période creuse ont fortement raccourci la durée de vie des films Janus. La durabilité des films Janus est un problème qui doit être résolu afin de répondre aux exigences croissantes des applications du monde réel.
À l’aide de la gravure laser femtoseconde, l’équipe de recherche a préparé des microcanaux tridimensionnels constitués de micro-rainures et de micropores en forme de réseau sur un substrat de silice pré-étiré et a modifié les micro-rainures avec un revêtement hydrophile, tandis que l’arrière des micro-rainures maintenait l’hydrophobicité intrinsèque de la silice. gel pour réaliser la fonctionnalité Janus. Après libération du silicone, les micro-fentes et micro-pores sont fermés pour protéger le revêtement hydrophile à l'intérieur des micro-canaux contre les impacts mécaniques. La commutation à la demande du mode d'étirement et du mode de protection contre le relâchement confère au film Janus une durabilité mécanique. Le mode de protection résiste non seulement au frottement mécanique continu, mais agit également comme mode de stockage pour ralentir la défaillance du revêtement hydrophile, réalisant ainsi la fonction de perméabilité à l'eau unidirectionnelle pendant une longue période.
Selon les chercheurs, la durabilité du film Janus est améliorée en passant activement en mode protection lorsque le film rencontre un frottement ou un impact mécanique externe. Sur la base de la stratégie de « commutation de mode », l’équipe de recherche a utilisé une méthode de microfabrication laser femtoseconde pour préparer des films Janus durables. Il a été constaté que le mode de protection confère au film Janus une durabilité mécanique, en maintenant la perméabilité unidirectionnelle des gouttelettes d'eau après 2,000 cycles de friction et 10 jours d'exposition à l'air. De plus, le mode de protection a résisté à des tests rigoureux tels que le frottement du papier de verre, la pression des doigts, l'impact du sable et le décollement du ruban adhésif.
Les chercheurs affirment que la stratégie de commutation de mode proposée présente un potentiel significatif pour faire progresser les applications pratiques des films Janus dans divers domaines, notamment la séparation et la purification multiphases, la manipulation microfluidique et les patchs de surveillance de la santé portables.
