李書(shū)華，張松楠，張治斌，封 嚴(yán)，黃劍瑩，賴躍坤

( 1. 天津工業(yè)大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300387；2. 福州大學(xué)石油化工學(xué)院，福建 福州 350116 )

Janus 一詞最早起源于古希臘和羅馬神話，它是具有2 個(gè)面朝相反方向的神，可以審視過(guò)去和未來(lái)。Cho 和Lee 于1985 年首次報(bào)道了聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯Janus 顆粒，此后，Janus 材料受到人們的廣泛關(guān)注[1～3]。如Fig. 1 所示，Janus 親/疏復(fù)合材料表面具有不對(duì)稱的相反的浸潤(rùn)特性，并且利用材料兩側(cè)相反潤(rùn)濕特性的相互作用力實(shí)現(xiàn)液體的定向輸運(yùn)，從而使其具有廣泛的應(yīng)用[4～6]。近年來(lái)，Janus 親/疏復(fù)合材料已被廣泛使用，并且在制備技術(shù)研究方面愈發(fā)深入，其制備方法主要分為2 類，分層制備和單面修飾改性，具體可通過(guò)靜電紡絲、相分離、材料復(fù)合、化學(xué)沉積、光化學(xué)改性等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

Fig.1 Schematic diagram of liquid directional transportation of Janus hydrophilic/hydrophobic composite material

國(guó)際油輪船東防污聯(lián)盟組織（ITOPF）報(bào)告顯示，近幾十年來(lái)，約有500 多萬(wàn)噸石油意外泄漏[7]。同時(shí)，工業(yè)生產(chǎn)和日常生活也會(huì)產(chǎn)生大量含油廢水，這些含油廢水嚴(yán)重威脅著生態(tài)環(huán)境和人的身體健康。隨著人口問(wèn)題和水污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻，水資源短缺已成為人類社會(huì)面臨的主要挑戰(zhàn)之一[8]。為此，干旱地區(qū)的霧水收集和液滴定向輸運(yùn)的研究受到廣泛關(guān)注。作為一種功能性界面材料，Janus 親/疏復(fù)合材料在油水分離、定向輸運(yùn)、霧水收集等領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。例如，在炎熱和潮濕的環(huán)境中，Janus 織物可以定向散發(fā)人體汗液，從而調(diào)節(jié)體溫和舒適度[9]；或者通過(guò)制備防污、耐用的Janus 膜材料，對(duì)污水進(jìn)行蒸餾脫鹽，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的海水淡化[10]。

Janus 材料作為一類新興前沿材料，仍有許多技術(shù)和潛在的應(yīng)用有待改進(jìn)和挖掘。本文詳細(xì)總結(jié)了近年來(lái)Janus 親/疏復(fù)合材料的研究進(jìn)展，并對(duì)Janus親/疏復(fù)合材料界面?zhèn)鬏敊C(jī)制以及Janus 親/疏復(fù)合材料制備方法和應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行了歸納分析，最后，對(duì)Janus 親/疏復(fù)合材料的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

1 Janus 親/疏復(fù)合材料界面運(yùn)輸機(jī)制

當(dāng)液滴與材料接觸時(shí)，可用表面潤(rùn)濕機(jī)制來(lái)解釋液滴在表面的潤(rùn)濕行為，有靜態(tài)模型楊氏方程、Wenzel 模 型、Cassie 模 型 和 動(dòng) 態(tài) 的Furmidge 模 型,如Fig. 2 所示。楊氏方程是一種理想化的模型，但實(shí)際上，表面結(jié)構(gòu)對(duì)液體潤(rùn)濕行為有很大影響，因此后續(xù)提出了Wenzel 模型和Cassie 模型。而Furmidge模型可以用于解釋液滴的動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕行為[11,12]。

Fig.2 Model of material surface wetting

液滴在材料表面發(fā)生潤(rùn)濕行為后，隨著液滴體積的不斷增加，將會(huì)發(fā)生液滴的輸運(yùn)行為。液滴運(yùn)輸主要有2 種類型，一種是簡(jiǎn)單的表面運(yùn)輸，另一種是復(fù)雜的橫截面穿透運(yùn)輸，Janus 材料大多屬于第2種運(yùn)輸類型。近年來(lái)，關(guān)于Janus 材料的制備和應(yīng)用已有諸多研究。但Janus 材料界面定向運(yùn)輸?shù)男适苤T多因素影響，相關(guān)研究成果表明，定向運(yùn)輸主要受表面潤(rùn)濕梯度差和差細(xì)毛動(dòng)效應(yīng)因素的影響。對(duì)于制備的各種親/疏復(fù)合Janus 材料，液滴在進(jìn)行定向輸運(yùn)時(shí)，受到的作用力不同，因此不同的Janus 材料應(yīng)具體分析研究。

2 Janus 親/疏復(fù)合材料制備技術(shù)

2.1 “層-層”制備技術(shù)

2.1.1 靜電紡絲法:目前，相關(guān)研究表明，靜電紡絲技術(shù)是一種通用而有效的方法，通常用于制備具有微納米直徑和高度多孔結(jié)構(gòu)的膜材料[13]。因此，靜電紡絲技術(shù)為制備Janus 親/疏復(fù)合材料提供了一種新方法。

Jiang 等[14]設(shè)計(jì)的Janus 靜電紡納米纖維膜具有相反的潤(rùn)濕性和強(qiáng)大的力學(xué)性能，可有效分離油包水和水包油乳液。通過(guò)靜電紡絲技術(shù)，制備了親水性聚丙烯腈（PAN）納米纖維膜，然后在一側(cè)沉積一層超薄的疏水性碳納米管（CNTs），這種電紡納米纖維膜具有轉(zhuǎn)換功能，能夠在不同模式下進(jìn)行高效的油水分離。Tang 等[15]通過(guò)“逐層”靜電紡絲技術(shù)制備了疏水性/親水性（PU）/（CA）Janus 纖維膜。通過(guò)控制親水層（CA）靜電紡絲時(shí)間，可以控制膜的厚度，Janus 纖維膜增強(qiáng)了從疏水側(cè)到親水側(cè)的水蒸氣傳輸能力，當(dāng)親水層靜電紡絲15 min 時(shí)，水蒸氣傳輸能力達(dá)到最佳。此外，梁迎春等[16]選擇PET 無(wú)紡布作為基底或支撐層材料，利用靜電紡絲法和浸漬法對(duì)其進(jìn)行疏水化和親水化改性，成功制備出具有單向?qū)窆δ艿腏anus 織物，并且表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能，可承受1000 MPa 以上的機(jī)械強(qiáng)力。

近幾十年來(lái)，靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維材料一直是材料科學(xué)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一，這也為制備Janus 親/疏復(fù)合材料提供了重要的方法途徑。但靜電紡絲制備技術(shù)受多種因素影響，對(duì)制備環(huán)境、參數(shù)設(shè)置、原料選擇等都有一定的要求，因此前期預(yù)實(shí)驗(yàn)調(diào)控耗時(shí)較長(zhǎng)。

2.1.2 相分離法：使用非溶劑誘導(dǎo)或蒸發(fā)誘導(dǎo)的相分離方法可以避免不兼容的界面[17]。如將親水性小分子和疏水性聚合物預(yù)混在澆鑄溶液中，在膜的形成過(guò)程中，親水性分子在聚合物基體內(nèi)的定向聚集和遷移，最終形成了具有可擴(kuò)散界面的相反潤(rùn)濕性的雙層結(jié)構(gòu)[18]。

Song 等[19]通過(guò)非溶劑誘導(dǎo)相分離技術(shù)在聚酯無(wú)紡布上制備了PVDF/PDA/PEI Janus 膜。如Fig.3(b)所示，將表面涂有PVDF/PDA/PEI 混合物的聚酯無(wú)紡布浸入Tris /CuSO4/H2O2凝聚浴中，凝聚浴中的活性氧促使PDA/PEI 形成親水性膜表面，再將整個(gè)膜從無(wú)紡布上剝離下來(lái)，得到與無(wú)紡布接觸一側(cè)的疏水性表面。該材料表現(xiàn)出較好的油水分離性能以及良好的防污穩(wěn)定性。黃慶林等[20]制備了一種Janus 親疏復(fù)合PVDF 膜材料，在親水性的無(wú)紡布表面涂覆一層疏水性的PVDF 鑄膜液，在鑄膜液中加入鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）促進(jìn)PVDF 鑄膜液相分離過(guò)程，使膜孔徑增大、孔隙率增多，機(jī)械強(qiáng)力增強(qiáng)。在膜蒸餾測(cè)試中，膜通量大大提高，脫鹽率可達(dá)99%以上。

2.1.3 材料復(fù)合法：目前，在各類制備Janus 材料的技術(shù)中，最簡(jiǎn)單直接的方法是分別制備每一層材料，然后將2 種材料進(jìn)行復(fù)合。Wang 等[21]通過(guò)熱壓法，將改性的超疏水銅網(wǎng)與親水性聚苯乙烯（PS）直接結(jié)合，制備出具有清晰圖案的復(fù)合表面，用以收集霧水。如Fig.3(d)所示，CUO-PFDT 表面疏水改性效果最好，且表面黏附力較低，有利于水滴收集。Zou 等[22]制備了新型的Janus 復(fù)合中空纖維膜，然后通過(guò)直接接觸膜蒸餾工藝進(jìn)行脫鹽和產(chǎn)水。Janus復(fù)合中空纖維膜由負(fù)載二氧化硅納米顆粒的疏水性PVDF 薄外層以及高度多孔的親水性PVDF 和聚乙二醇厚內(nèi)層組成，具有較高的滲透水通量和良好且穩(wěn)定的脫鹽性能。

Fig.3 (a) Schematic illustration of the fabrication process for Janus CNTS@PANEN membranes[14]; (b) schematic illustration for the fabrication process of Janus membrane[19]; (c) preparation procedure for the hydrophilic-super-hydrophobic patterned composite surface[21]; (d) CA measurement images of the sample prepared from 50# gauze at different preparation stages[21]

采用材料復(fù)合法制備Janus 材料時(shí)，調(diào)節(jié)材料的厚度和表面能梯度對(duì)材料的性能具有一定影響。例如，Zhang 等[23]制備了一種雙層Janus 纖維膜，該膜由疏水性聚氨酯（TPU）薄內(nèi)層和超親水聚丙烯腈厚外層組成。通過(guò)調(diào)控雙層Janus 膜材料不同的紡絲時(shí)間和涂層處理時(shí)間，結(jié)果表明，厚度梯度在定向輸運(yùn)、空氣透過(guò)率中起著重要作用。該薄膜具有優(yōu)良的透濕性、透氣性和定向輸水性能，可應(yīng)用于吸收汗水和透氣的服裝面料。

通常，由這些復(fù)合方法制得的Janus 材料在親水層和疏水層之間具有清晰的邊界，并且這2 層不易相容，因此，3 層材料之間的界面鍵和界面結(jié)合力很弱，耐用性較差。

2.2 單面修飾改性技術(shù)

2.2.1 光化學(xué)修飾法：Janus 材料的另一種常用制備技術(shù)是單面修飾改性技術(shù)，采用單面修飾或者不對(duì)稱修飾進(jìn)行處理。光化學(xué)反應(yīng)為這種修飾提供了方法，對(duì)材料表面進(jìn)行激光或紫外線照射，以進(jìn)行不對(duì)稱的光刻蝕、降解和光誘導(dǎo)接枝，構(gòu)造出Janus不對(duì)稱結(jié)構(gòu)[18]。

Bai 等[24]受大自然中葉片生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的啟發(fā)制備了具有厚度梯度的Janus 仿生膜，將具有光反應(yīng)性的蒽基團(tuán)接枝到聚苯乙烯嵌段丁二烯嵌段苯乙烯（SBS）鏈上，紫外線照射誘導(dǎo)蒽基團(tuán)發(fā)生二聚作用使SBS 交聯(lián)。然后，將碳納米管摻入SBS 基質(zhì)中，調(diào)控紫外光的穿透深度，以引起從照射表面到底表面的UV 光強(qiáng)度梯度。因此，通過(guò)紫外線引起的蒽的二聚化，結(jié)合由碳納米管引起的不透明性，制備了在厚度方向上具有梯度結(jié)構(gòu)的Janus 膜材料。鄭志霞等[25]通過(guò)激光灼燒技術(shù)和表面化學(xué)修飾等方法制備了可調(diào)控潤(rùn)濕度的Janus 銅網(wǎng)，應(yīng)用于水下氣泡的單向自發(fā)運(yùn)輸。利用脈沖光纖激光器燒蝕鋁板構(gòu)造微納結(jié)構(gòu)表面，經(jīng)激光處理之后的鋁片表面均具有超親水性，之后再進(jìn)行表面疏水改性修飾和二次激光燒蝕，制備出親疏復(fù)合的Janus 銅網(wǎng)材料。

研究表明，在進(jìn)行光輻射或激光灼燒單面修飾改性方法制備Janus 材料時(shí)，應(yīng)充分考慮材料的厚度和力學(xué)穩(wěn)定性，以免造成損壞。

2.2.2 化學(xué)沉積法：化學(xué)沉積法利用化合物在表面上的沉淀反應(yīng)，形成1 個(gè)或多個(gè)涂層，從而改善材料的表面性能。目前，利用這種沉積方法制備Janus材料的研究較多。研究證實(shí)，該方法不僅可以保持原有材料的結(jié)構(gòu)特征，并且操作簡(jiǎn)單，方便靈活。在通過(guò)化學(xué)沉積法制備Janus 材料時(shí)，材料的潤(rùn)濕性主要通過(guò)單面沉積來(lái)滿足要求。

Yang 等[26]報(bào)道了一種Janus 中空纖維膜材料應(yīng)用于水下直接接觸膜蒸餾。聚多巴胺/聚乙烯亞胺的親水層沉積在疏水性聚丙烯中空纖維膜的內(nèi)腔表面，并可通過(guò)沉積時(shí)間調(diào)節(jié)親水層的厚度。在直接接觸膜蒸餾測(cè)試中，Janus 中空纖維膜具有較高的滲透通量和脫鹽率，且具有良好的穩(wěn)定性。Huang等[27]制備了具有通用漂浮性和抗翻轉(zhuǎn)能力的超親/超疏Janus 材料?；谥苽涞木哂谐捅砻婺芑ㄐ?H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷-二氧化鈦（FOTSTiO2）球形顆粒，采用涂層沉積的方法，將超疏水花狀TiO2顆粒組裝在銅板或其他材料表面，同時(shí)保持下表面的原有潤(rùn)濕性。這種實(shí)驗(yàn)方法為界面漂浮性材料提供了重要的理論依據(jù)，也為實(shí)現(xiàn)海上原油無(wú)損運(yùn)輸提供了新思路。

2.2.3 單面噴涂法：?jiǎn)蚊鎳娡糠椒ú僮骱?jiǎn)單方便，可根據(jù)材料設(shè)計(jì)進(jìn)行疏水或親水改性，利用靜電壓力將一定稀釋濃度的溶液噴涂于基底材料，構(gòu)成相反浸潤(rùn)特性的Janus 材料。較為常用的噴涂方式包括靜電噴涂和噴壺式噴涂。

Long 等[28]制備了一種穩(wěn)定堅(jiān)固且具有水下自清潔性能的塊狀多孔Janus 材料。首先，對(duì)選用好的泡沫銅基底進(jìn)行粗化處理，增加表面粗糙度，之后將親水性和疏水性的納米二氧化硅復(fù)合溶液噴涂在粗化處理的泡沫銅兩側(cè)，得到了塊狀Janus 泡沫銅材料，表面微觀結(jié)構(gòu)如Fig.4(d)所示。在水下自清潔測(cè)試中，材料顯示出較好的自清潔功能，且具有良好的機(jī)械摩擦、刮擦性能。丁銀艷[29]采用簡(jiǎn)單的噴壺噴涂方法制備了Janus 棉織物?；谥苽涞木哂惺杷阅艿墓铓饽z分散液，采用噴涂法，將其噴涂在棉織物上表面，進(jìn)行單面疏水改性。處理之后的棉織物具有穩(wěn)定的疏水性能和良好的單向?qū)裥浴?/p>

Fig.4 (a) Fabrication of the anthracene-grafted SBS and carbon nanotubes elastomer composite (SBS-An/CNTs) and a schematic of the formation of the Janus structure[24]; (b) schematic of preparing flower-like superamphiphobic SFTP coating materials[27]; (c)schematic illustration of the fabrication process of BJM[28]; (d) typical SEM images of the pure copper foam(1), the roughened copper foam(2), the air superamphiphobic portion surface(3) and the underwater superoleophobic portion surface(4)[28]

單面噴涂改性方法對(duì)設(shè)備要求簡(jiǎn)單、操作方便，但會(huì)因其噴涂距離、壓力大小不可控等因素，導(dǎo)致改性分布不勻，噴涂涂層與基底材料結(jié)合力較低，力學(xué)穩(wěn)定性較差等問(wèn)題的發(fā)生。

3 Janus 親/疏復(fù)合材料的應(yīng)用

隨著研究的不斷深入，Janus 親/疏復(fù)合材料制備技術(shù)愈加豐富，應(yīng)用性能逐步提高。最初的Janus材料主要應(yīng)用于液體的定向運(yùn)輸，現(xiàn)在其應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到油水分離、海水淡化和霧水收集等領(lǐng)域。

3.1 油水分離

已報(bào)道的油水分離方法較多，包括重力沉降法、吸附法、膜分離法等。Janus 材料因其特殊的潤(rùn)濕結(jié)構(gòu)而廣泛用于油水分離。Pan 等[30]通過(guò)在PVDF 納米纖維上構(gòu)建氧化鋅納米線，制備出具有3D 混合雜化納米結(jié)構(gòu)Janus 膜材料。該膜在ZnO 納米線的一側(cè)表現(xiàn)為超親水/水下疏油性，另一側(cè)表現(xiàn)為疏水性，可以作為油水分離的高性能流體二極管。此外，它在紫外線照射下表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性和光催化穩(wěn)定性，可以降解水中的化學(xué)污染物，具有優(yōu)異的自清潔性能。又如，Lv 等[31]將Ag 納米顆粒固定在纖維素膜上，用膠帶保護(hù)好負(fù)載銀顆粒纖維膜的一側(cè)，再進(jìn)行浸漬疏水改性，最后將膠帶輕輕撕下，得到親疏復(fù)合的Janus 纖維素膜（JCM）材料。如Fig.5(b)所示，JCM 可以在無(wú)外力驅(qū)動(dòng)作用下對(duì)各種水包油和油包水乳液進(jìn)行有效分離，分離效率超過(guò)96.0%，且表面附著的Ag 粒子表現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌性能。

Fig.5 (a) Photo of oil/water separation setup: i) ρoil ＜ρwater; ii) ρoil ＞ρwater[30]; (b) simple separation device for oil-in-water emulsionsand microscopic images of toluene-in-water emulsion/water-in-toluene emulsion and filtrate[31]

多功能Janus 材料在實(shí)際應(yīng)用中受到廣泛青睞，使材料在具有油水分離特性的同時(shí)，還兼具自清潔、抗菌等特性。但是，實(shí)際中的油水混合物和分離環(huán)境較為復(fù)雜，Janus 材料的力學(xué)性能和分離穩(wěn)定性仍是一項(xiàng)巨大挑戰(zhàn)，因此，在制備和應(yīng)用時(shí)應(yīng)綜合考慮多種因素影響。

3.2 霧水收集

Janus 親/疏復(fù)合材料既可以強(qiáng)化液滴的沉積，又可使沉積在疏水表面的液滴轉(zhuǎn)移到親水一側(cè)，利用親水部分吸收微小水滴，有效提升液滴的運(yùn)輸性能。近年來(lái)，多種類型的Janus 霧水收集材料表現(xiàn)出優(yōu)異的集水能力。

生活在干旱沙漠地區(qū)的甲蟲(chóng)和仙人掌，以及生活中常見(jiàn)的蜘蛛絲，為制備集水材料提供了更多的啟發(fā)。Wang 等[32]選擇2 種過(guò)渡金屬Fe 和Co 附著在棉織物上，然后，用低表面能的正十八烷基硫醇對(duì)織物上的Fe 和Co 納米顆粒進(jìn)行選擇性改性，最終獲得了超疏水-超親水雜化織物。表面的Co 納米粒子表現(xiàn)出疏水性，F(xiàn)e 納米粒子保持原有的親水性，可以實(shí)現(xiàn)類似于沙漠甲蟲(chóng)的集水方法，為制備簡(jiǎn)單的集水材料提供了新技術(shù)。最近，Su 等[33]報(bào)道了一種新型的智能霧氣收集器，可以任意調(diào)節(jié)霧氣收集速率。通過(guò)單向拉伸超快激光鉆孔技術(shù)制備柔性聚二甲基硅氧烷片，然后對(duì)其進(jìn)行選擇性改性，以獲得親疏復(fù)合智能集霧Janus 材料。如Fig. 6(b)所示，與原樣相比，當(dāng)最大應(yīng)變?yōu)?00%時(shí)，霧氣收集效率了提高67%。這種霧水收集器不僅可以用來(lái)收集霧水，還可用于其他特定情況，例如，食品工程中的動(dòng)態(tài)霧通量調(diào)節(jié)器可以將食品中的水分控制在一定范圍內(nèi)，保持食品的新鮮。

Fig.6 (a)Optical images of harvested droplets with various time[32];(b)snapshots of dynamic collection volumes at t=0 min,30 min,and 1 h for JMs at three typical strains[33]

Janus 親/疏復(fù)合材料為霧水收集提供了新方向，霧水收集速率和收集量是重要的2 個(gè)應(yīng)用指標(biāo)。但在實(shí)際霧水收集時(shí)，采集霧水受多種外在因素影響，如不同季節(jié)、不同溫濕度，采集時(shí)長(zhǎng)等，在實(shí)驗(yàn)?zāi)M收集過(guò)程中需綜合考慮全方位設(shè)計(jì)。

3.3 海水淡化

水資源匱乏和水污染問(wèn)題已成為全球生態(tài)發(fā)展重要的問(wèn)題之一。目前，研究人員已開(kāi)發(fā)出多種適用于海水淡化或水凈化的方法。其中，使用Janus材料進(jìn)行海水淡化具有良好的潛力。Hu 等[34]制備了一種SiO2/纖維素納米纖維/碳納米管混合網(wǎng)絡(luò)的Janus 蒸發(fā)器，不對(duì)稱潤(rùn)濕性可以使蒸發(fā)器漂浮在水面上，疏水層從水中漂浮出來(lái)，以實(shí)現(xiàn)更好的熱定位，親水層在水中可連續(xù)吸水，而低曲折的孔隙結(jié)構(gòu)可有效防止鹽滲透。經(jīng)測(cè)試表明，該蒸發(fā)器可持續(xù)高效進(jìn)行高濃度脫鹽，在太陽(yáng)能海水淡化領(lǐng)域潛力巨大。滲透技術(shù)是一種新興的跨膜滲透壓驅(qū)動(dòng)自發(fā)滲透過(guò)程，適用于海水淡化和廢水處理，Janus 親/疏復(fù)合材料為滲透性海水淡化提供了新的思路。Zhou 等[35]提出一種新型的Janus 多孔膜，該膜具有較高的水滲透性和良好的脫鹽性能。通過(guò)親水改性制備超親水性PVDF 膜，在該膜上接枝適量的超疏水SiO2納米顆粒，使PVDF 膜上的親水性原纖維伸出，并且可作為納米二極管定向輸水。膜層上的疏水涂層可有效防止反方向鹽擴(kuò)散，更好地進(jìn)行水滲透脫鹽。

海水淡化主要有太陽(yáng)能膜蒸餾法、滲透膜法和電滲析法等，但海水淡化過(guò)程復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、實(shí)際應(yīng)用成本昂貴。開(kāi)發(fā)具有優(yōu)異水滲透性能和較好脫鹽穩(wěn)定性能的Janus 材料，對(duì)海水淡化過(guò)程的應(yīng)用研究至關(guān)重要。

4 結(jié)論與展望

隨著Janus 親/疏復(fù)合材料制備技術(shù)研究的不斷深入，各種制備方法都展現(xiàn)了各自的優(yōu)勢(shì)及不足。分層制備方法，需先制備2 層浸潤(rùn)性相反的材料，再進(jìn)行復(fù)合，操作簡(jiǎn)單直接，層與層之間分隔清晰，可以通過(guò)控制和調(diào)整不同層的厚度來(lái)滿足材料需求，但材料界面結(jié)合力較小，材料應(yīng)用穩(wěn)定性較差。單面修飾改性方法，只需選擇材料一面進(jìn)行改性即可，涂層沉積或光化學(xué)改性表面較穩(wěn)定，但單面修飾改性材料表面往往會(huì)分布不均，改性深度較難控制。因此仍需探索并開(kāi)發(fā)出一種制備Janus 親/疏復(fù)合材料的新方法，例如，可將2 種制備方法結(jié)合，或者開(kāi)發(fā)一種微控技術(shù)，精確調(diào)控改性深度，利用環(huán)保型可降解原料進(jìn)行制備等。此外，Janus 材料特殊的不對(duì)稱相反結(jié)構(gòu)使其在油水分離、海水淡化、霧水收集等應(yīng)用領(lǐng)域顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及特殊復(fù)雜環(huán)境的需求，一些智能響應(yīng)型和多功能Janus 材料也應(yīng)逐步開(kāi)發(fā)，如pH 響應(yīng)型Janus 材料[36]、智能轉(zhuǎn)換油水分離Janus 材料[37]等。

Janus 親/疏復(fù)合材料作為一種新型材料，其興起和研究時(shí)間較短，大多數(shù)微觀機(jī)制研究仍需持續(xù)深入。許多不同種類的Janus 材料應(yīng)用機(jī)制和功能受多種因素影響，理論機(jī)理方面的具體研究較為困難，其制備技術(shù)和材料穩(wěn)定性不足以滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展，相關(guān)研究還需進(jìn)一步探索和完善。