Mae Prifysgol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Tsieina (USTC) wedi dysgu ar Chwefror 28 bod tîm o'r Athro Hu Yanlei a'r Ymchwilydd Cyswllt Zhang Yachao o Labordy Peirianneg Micro a Nano Ysgol y Gwyddorau Peirianneg yn USTC wedi ystyried yn arloesol y dull gweithio a modd amddiffyn ffilmiau Janus ar wahân, a sylweddolodd amddiffyniad sianeli rhigol micropore hydroffilig mewn moddau agored a chudd, hy, newid y dulliau gweithio / amddiffyn, trwy ymestyn a rhyddhau'r deunyddiau meddal. Cyhoeddwyd canlyniadau'r ymchwil yn ddiweddar yn Nature Communications.
Mae ffilmiau Janus yn cael eu defnyddio'n helaeth mewn gwahanu dŵr-olew, casglu niwl dŵr, a chlytiau gwisgadwy gyda'u swyddogaeth cludo dŵr unigryw sy'n canolbwyntio ar drawsbilennau. Mae ymarferoldeb ffilmiau Janus traddodiadol yn tarddu o ficrosianelau i'r cyfeiriad trwch wedi'i addasu gyda gorchudd cemegol un ochr, y gellir cludo dŵr yn gyfeiriadol o'r hydroffobig i'r wyneb hydroffilig trwyddo. Fodd bynnag, mae traul y cotio cemegol a chlocsio'r microsianeli gan ronynnau llygryddion yn yr awyr yn y cyflwr allfrig wedi byrhau bywyd gwasanaeth ffilmiau Janus yn fawr. Mae gwydnwch ffilmiau Janus yn fater y mae angen mynd i'r afael ag ef er mwyn bodloni gofynion cynyddol cymwysiadau byd go iawn.
Gan ddefnyddio ysgythriad laser femtosecond, paratôdd y tîm ymchwil ficrosianeli tri dimensiwn yn cynnwys microgrooves tebyg i dellt a micropores ar swbstrad silica wedi'i ymestyn ymlaen llaw ac addasu'r microgrooves gyda gorchudd hydroffilig, tra bod cefn y microgrooves yn cynnal hydroffobigedd cynhenid y silica gel i wireddu ymarferoldeb Janus. Ar ôl rhyddhau'r silicon, mae'r micro-slotiau a'r micro-mandyllau ar gau i amddiffyn y cotio hydroffilig y tu mewn i'r micro-sianeli rhag effeithiau mecanyddol. Mae newid ar-alw y modd ymestyn a'r modd amddiffyn rhyddhau yn rhoi gwydnwch mecanyddol ffilm Janus. Mae'r modd amddiffyn nid yn unig yn gwrthsefyll ffrithiant mecanyddol parhaus, ond mae hefyd yn gweithredu fel modd storio i arafu methiant y cotio hydroffilig, gan wireddu swyddogaeth athreiddedd dŵr un cyfeiriad am gyfnod hir o amser.
Yn ôl yr ymchwilwyr, mae gwydnwch ffilm Janus yn cael ei wella trwy newid yn weithredol i'r modd amddiffyn pan fydd y ffilm yn dod ar draws ffrithiant neu effaith mecanyddol allanol. Yn seiliedig ar y strategaeth "newid modd", defnyddiodd y tîm ymchwil ddull micro-lunio laser femtosecond i baratoi ffilmiau Janus gwydn. Canfuwyd bod y modd amddiffynnol yn rhoi gwydnwch mecanyddol i ffilm Janus, gan gynnal athreiddedd un cyfeiriadol defnynnau dŵr ar ôl 2,000 gylchredau ffrithiant a 10 diwrnod o amlygiad i aer. Yn ogystal, roedd y modd amddiffyn yn gwrthsefyll profion llym fel rhwbio papur tywod, pwysedd bys, effaith tywod, a phlicio tâp.
Dywed yr ymchwilwyr fod gan eu strategaeth newid modd arfaethedig botensial sylweddol ar gyfer hyrwyddo cymwysiadau ymarferol ffilmiau Janus mewn amrywiaeth o feysydd, gan gynnwys gwahanu a phuro amlgyfnod, trin microhylifol, a chlytiau monitro iechyd gwisgadwy.
