28 בפברואר מאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין הודיעו כי המכללה למדעי ההנדסה של האוניברסיטה, פרופסור הו יאנליי וצוות החוקר המשנה Zhang Yachao של מעבדת מיקרו-ננו-הנדסה, מצב עבודה חדשני של סרט דק Janus, מצב הגנה נחשב בנפרד , על ידי מתיחה ושחרור של חומרים רכים להשגת ערוץ מיקרו-נקבי הידרופילי של ההגנה החשופה והנסתרת, כלומר, החלפת מצב עבודה/הגנה. תוצאות המחקר פורסמו לאחרונה ב-Nature Communications.
סרטי יאנוס נמצאים בשימוש נרחב בהפרדת שמן-מים, איסוף ערפל מים וטלאים לבישים עם פונקציית הובלת המים הייחודית המוכוונת טרנס-ממברנית. הפונקציונליות של סרטי יאנוס מסורתיים נובעת ממיקרו-ערוצים בכיוון העובי ששונו בציפוי כימי חד-צדדי, שדרכו ניתן להעביר מים בכיוון מהצד ההידרופובי לצד ההידרופילי. עם זאת, הבלאי והשחיקה של הציפוי הכימי וסתימת המיקרו-תעלות על ידי חלקיקי מזהמים הנישאים באוויר במצב לא שיא קיצרו מאוד את חיי השירות של סרטי יאנוס. העמידות של סרטי יאנוס היא נושא דחוף שצריך לפתור לנוכח יישומים מעשיים דחופים יותר ויותר.
צוות המחקר השתמש בתחריט לייזר פמט-שניות כדי להכין מיקרו-תעלות תלת-ממדיות המורכבות ממיקרו-חריצים ומיקרו-נקבים דמויי סריג על מצע סיליקה שנמתח מראש, ושינה את המיקרו-חריצים עם ציפוי הידרופילי, בעוד הצד האחורי עדיין שומר על ההידרופוביות הפנימית של הסיליקה ג'ל. להשיג את פונקציית יאנוס. לאחר שחרור הסיליקון, המיקרו-חריצים והמיקרו-נקבוביות נסגרים כדי להגן על הציפוי ההידרופילי בתוך המיקרו-תעלות מפני פגיעות מכניות. המעבר לפי דרישה של מצב המתיחה ומצב הגנת השחרור מעניק לסרט Janus עמידות מכנית. מצב ההגנה לא רק מתנגד לחיכוך מכני מתמשך, אלא גם פועל כמצב אחסון להאטת הכשל של הציפוי ההידרופילי, תוך מימוש פונקציית חד-כיוונית של חד-כיוונית של מים למשך תקופה ארוכה.
לדברי החוקרים, העמידות של הסרט Janus משתפרת על ידי מעבר אקטיבי למצב ההגנה כאשר הסרט נתקל בחיכוך או פגיעה מכנית חיצונית. בהתבסס על אסטרטגיית "החלפת מצבים", צוות המחקר השתמש בשיטת מיקרו ייצור בלייזר פמט שנייה להכנת סרטי יאנוס עמידים. נמצא שמצב ההגנה העניק לסרט Janus עמידות מכנית, תוך שמירה על חד-כיווניות של טיפות מים לאחר 2,000 מחזורי חיכוך ו-10 ימים של חשיפה לאוויר. בנוסף, מצב ההגנה עמד במבחנים קשים כמו שפשוף בנייר זכוכית, לחץ באצבעות, פגיעת חול וקילוף סרט.
החוקרים אומרים לאסטרטגיית החלפת המצבים המוצעת שלהם יש פוטנציאל משמעותי לקידום היישומים המעשיים של סרטי יאנוס במגוון תחומים, כולל הפרדה וטיהור רב-פאזי, מניפולציה מיקרופלואידית וטלאים לבישים לניטור בריאות.
