Universitas Sains dan Teknologi Tiongkok (USTC) mengetahui pada tanggal 28 Februari bahwa tim Profesor Hu Yanlei dan Peneliti Madya Zhang Yachao dari Laboratorium Teknik Mikro dan Nano Fakultas Ilmu Teknik di USTC telah secara inovatif mempertimbangkan mode kerja dan mode perlindungan film Janus secara terpisah, dan mewujudkan perlindungan saluran alur mikro hidrofilik baik dalam mode terbuka maupun tersembunyi, yaitu peralihan mode kerja/perlindungan, melalui peregangan dan pelepasan bahan lunak. Hasil penelitiannya baru-baru ini dipublikasikan di Nature Communications.
Film Janus banyak digunakan dalam pemisahan minyak-air, pengumpulan kabut air, dan tambalan yang dapat dipakai dengan fungsi transportasi air berorientasi transmembran yang unik. Fungsionalitas film Janus tradisional berasal dari saluran mikro dalam arah ketebalan yang dimodifikasi dengan lapisan kimia satu sisi, yang melaluinya air dapat diangkut secara terarah dari permukaan hidrofobik ke permukaan hidrofilik. Namun, keausan lapisan kimia dan penyumbatan saluran mikro oleh partikel polutan di udara dalam kondisi di luar jam sibuk telah sangat memperpendek masa pakai film Janus. Daya tahan film Janus merupakan masalah yang perlu diatasi untuk memenuhi tuntutan aplikasi dunia nyata yang semakin meningkat.
Dengan menggunakan etsa laser femtosecond, tim peneliti menyiapkan saluran mikro tiga dimensi yang terdiri dari alur mikro seperti kisi dan pori mikro pada substrat silika yang telah diregangkan dan memodifikasi alur mikro dengan lapisan hidrofilik, sedangkan bagian belakang alur mikro mempertahankan hidrofobisitas intrinsik silika. gel untuk mewujudkan fungsionalitas Janus. Setelah silikon dilepaskan, celah mikro dan pori mikro ditutup untuk melindungi lapisan hidrofilik di dalam saluran mikro dari pengaruh mekanis. Peralihan mode peregangan dan mode perlindungan pelepasan sesuai permintaan memberikan ketahanan mekanis film Janus. Mode perlindungan tidak hanya menahan gesekan mekanis terus menerus, tetapi juga bertindak sebagai mode penyimpanan untuk memperlambat kegagalan lapisan hidrofilik, mewujudkan fungsi permeabilitas air searah untuk jangka waktu yang lama.
Menurut para peneliti, ketahanan film Janus ditingkatkan dengan secara aktif beralih ke mode perlindungan ketika film menghadapi gesekan atau benturan mekanis eksternal. Berdasarkan strategi "pengalihan mode", tim peneliti menggunakan metode mikrofabrikasi laser femtosecond untuk menyiapkan film Janus yang tahan lama. Ditemukan bahwa mode pelindung memberikan ketahanan mekanis pada film Janus, menjaga permeabilitas searah tetesan air setelah 2,000 siklus gesekan dan 10 hari paparan udara. Selain itu, mode perlindungan tahan terhadap pengujian keras seperti gesekan amplas, tekanan jari, benturan pasir, dan pita terkelupas.
Para peneliti mengatakan strategi peralihan mode yang mereka usulkan memiliki potensi signifikan untuk memajukan aplikasi praktis film Janus di berbagai bidang, termasuk pemisahan dan pemurnian multifase, manipulasi mikrofluida, dan patch pemantauan kesehatan yang dapat dipakai.
