28 فبراير من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين أبلغت أن كلية العلوم الهندسية بالجامعة، البروفيسور هو يانلي والباحث المساعد تشانغ ياشاو فريق من مختبر هندسة النانو الدقيقة، وضع عمل الأغشية الرقيقة المبتكر يانوس، يعتبر وضع الحماية بشكل منفصل ، عن طريق تمديد وإطلاق المواد الناعمة لتحقيق قناة فتحة صغيرة محبة للماء للحماية المكشوفة والمخفية، أي تبديل وضع العمل/الحماية. وقد نشرت نتائج البحث مؤخرا في مجلة Nature Communications.
تُستخدم أفلام Janus على نطاق واسع في فصل الزيت عن الماء، وجمع رذاذ الماء، والبقع القابلة للارتداء مع وظيفة نقل المياه الفريدة الموجهة عبر الغشاء. تنبع وظيفة أفلام يانوس التقليدية من قنوات دقيقة في اتجاه السُمك معدلة بطبقة كيميائية أحادية الجانب، يمكن من خلالها نقل الماء بشكل مباشر من الجانب الكاره للماء إلى الجانب المحب للماء. ومع ذلك، فإن تآكل الطلاء الكيميائي وانسداد القنوات الدقيقة بواسطة جزيئات الملوثات المحمولة جواً في حالة خارج أوقات الذروة قد أدى إلى تقصير عمر خدمة أفلام يانوس بشكل كبير. تعد متانة أفلام يانوس قضية ملحة تحتاج إلى حل في مواجهة التطبيقات العملية الملحة بشكل متزايد.
استخدم فريق البحث النقش بالليزر الفيمتو ثانية لإعداد قنوات دقيقة ثلاثية الأبعاد تتكون من أخاديد دقيقة ومسام صغيرة تشبه الشبكة على ركيزة من السيليكا مشدودة مسبقًا، وقاموا بتعديل الأخاديد الدقيقة بطبقة محبة للماء، بينما لا يزال الجانب الخلفي يحافظ على الكارهة المائية الجوهرية لجيل السيليكا تحقيق وظيفة يانوس. بعد إطلاق السيليكون، يتم إغلاق الفتحات الدقيقة والمسام الدقيقة لحماية الطبقة المحبة للماء داخل القنوات الدقيقة من التأثيرات الميكانيكية. إن التبديل عند الطلب لوضع التمدد ووضع حماية الإطلاق يمنح فيلم Janus متانة ميكانيكية. لا يقاوم وضع الحماية الاحتكاك الميكانيكي المستمر فحسب، بل يعمل أيضًا كوضع تخزين لإبطاء فشل الطلاء المحب للماء، مما يحقق وظيفة نفاذية الماء أحادية الاتجاه لفترة طويلة من الزمن.
وفقًا للباحثين، تم تحسين متانة فيلم يانوس من خلال التحول النشط إلى وضع الحماية عندما يواجه الفيلم احتكاكًا ميكانيكيًا خارجيًا أو تأثيرًا. واستنادًا إلى استراتيجية "تبديل الوضع"، استخدم فريق البحث طريقة التصنيع الدقيق بالليزر بالفيمتو ثانية لإعداد أفلام يانوس المتينة. لقد وجد أن وضع الحماية أعطى طبقة يانوس متانة ميكانيكية، مع الحفاظ على النفاذية أحادية الاتجاه لقطرات الماء بعد دورتي احتكاك 000 و10 أيام من التعرض للهواء. بالإضافة إلى ذلك، صمد وضع الحماية أمام اختبارات قاسية مثل فرك ورق الصنفرة، وضغط الإصبع، وتأثير الرمال، وتقشير الشريط.
يقول الباحثون إن استراتيجية تبديل الوضع المقترحة لديها إمكانات كبيرة لتطوير التطبيقات العملية لأفلام يانوس في مجموعة متنوعة من المجالات، بما في ذلك الفصل والتنقية متعدد المراحل، ومعالجة الموائع الدقيقة، وتصحيحات مراقبة الصحة التي يمكن ارتداؤها.
