中國科大實(shí)現(xiàn)飛秒激光制備“模式切換”耐用型Janus薄膜

Janus薄膜以其獨(dú)特的跨膜定向輸水功能廣泛應(yīng)用于油水分離、水霧收集以及可穿戴貼片等領(lǐng)域。傳統(tǒng)Janus薄膜的功能源于厚度方向上的微通道與單面化學(xué)涂層修飾（對疏水、親水基底分別進(jìn)行單面親水、疏水改性），水通過微通道可以從疏水面向親水面定向運(yùn)輸。然而，使用過程中化學(xué)涂層易被磨損導(dǎo)致功能失效、非工作狀態(tài)時(shí)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(shí)際應(yīng)用需求，Janus薄膜的耐用性問題亟待解決。針對Janus薄膜的耐用性不足問題，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院微納米工程實(shí)驗(yàn)室胡衍雷教授和張亞超副研究員團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將Janus薄膜的工作模式、保護(hù)模式分開考慮，通過拉伸和釋放軟材料實(shí)現(xiàn)親水微孔-槽通道的裸露與隱藏保護(hù)，即工作/保護(hù)模式切換。當(dāng)Janus膜遇到外界機(jī)械摩擦或沖擊時(shí)，通過主動切換到保護(hù)模式，提高了Janus膜的耐用性。基于“模式切換”策略，該團(tuán)隊(duì)利用飛秒激光微納制造方法，制備了耐用型Janus薄膜。研究發(fā)現(xiàn)，保護(hù)模式賦予了Janus膜機(jī)械耐久性，在2000次摩擦循環(huán)、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(hù)模式還能抵御砂紙摩擦、手指按壓、沙子沖擊、膠帶剝離等嚴(yán)苛測試。2024年2月16日，該工作以“Durable Janus membrane with on-demand mode switching fabricated by femtosecond laser”為題發(fā)表于Nature Communications。 oR}'I