据哈尔滨工业大学新闻网2017年7月29日讯 近日，城市水资源与水环境国家重点实验室成员邵路教授课题组与基础与交叉科学研究院成中军副研究员等合作在水单通道Janus膜研究方面取得重要突破。成果在线发表于英国皇家化学会旗下期刊《材料视野》（Materials Horizons，最新影响因子10.706）。这是我校首次以通讯单位在该期刊发表重要研究成果。
　　面向环境、能源等领域应用的Janus膜是一个新兴概念，其一般具有不对称的结构或性质，由此赋予其特殊性能。水单通道Janus膜的两面具有截然不同的浸润特性，最终导致水滴在膜的横截面内具有单向通过性。邵路教授课题组基于商业化聚四氟乙烯（PTFE）/聚对苯二甲酸乙二酯（PET）复合膜的独特结构和疏水特性，巧妙地设计了一种制备多功能Janus膜的简便方法——涂覆/剥离法（Coating and Peeling）。该方法具有制备方法简单、可与各种功能改性方法耦合等优点，从而制备出多功能性的复合微滤膜，并且通过改变涂层的功能性可实现多功能Janus膜的个性化订制，具有广泛的商业应用前景。
　　我校研究人员利用该方法，分别得到了具备磁性和染料吸附性能的和具备pH响应性的水单通道Janus膜。其中，用具备磁性和染料吸附性能的Janus膜制备的小船不但可以在磁场控制下实现对油面上水滴的选择性收集，还可原位净化收集的水滴，同时由于Janus膜对水滴的单向通过性，该多功能Janus小船还可实现对收集水滴的空中无损运输，从而不会“竹篮打水一场空”；所得pH响应膜可以在普通疏水膜和Janus膜之间转换，因此pH响应Janus膜在保留Janus膜对水的单向通过性的同时，还可实现对水滴的进一步控制，可用于设计特殊的开关反应装置。该成果的研究思路将为Janus膜材料的发展提供理论与实践借鉴，同时多功能Janus膜的制备将推动Janus膜从科学概念向实用商品化材料的转化。

　　邵路教授和成中军副研究员为该研究论文的通讯作者，邵路教授团队的博士研究生王振兴和杨晓彬为该论文的共同第一作者。该项目受到国家自然科学基金委、城市水资源与水环境国家重点实验室以及环境与生态创新专项基金等项目支持。
　　关于Janus膜

　　Janus膜是膜领域一个新兴的概念。它一般是指具有不对称结构或者性质的分离膜。这一概念自2010年首次提出以来，受到了膜研究领域的广泛关注。区别Janus膜与一般不对称膜的关键在于膜两面的性质是否“对立”，如亲水性/疏水性或者荷正电性/荷负电性，而单纯的结构或组成上的不对称不能被称作Janus膜。另一方面，定向渗透性（或者称为单向渗透性）是Janus膜所特有的性质之一，但并不是所有的Janus膜都要具备这一性质。从工作原理上看，Janus膜的工作原理分为两种：独立式与协同式。前者具有不同性质的两面在应用中分别起到独立的作用，即使移除其中某一面，另一面也能单独应用，但是性能会有所下降，比如在膜蒸馏过程中，Janus膜与疏水膜都可以使用，但Janus膜性能更佳；协同式的Janus膜则需要两面同时存在方可发挥功能，如在定向渗透过程中疏水面与亲水面均必不可少。Janus膜最大的优势在于“同时满足某一应用中对两种矛盾性质的需求”，这一概念可被用于破乳型的油水分离、单向离子通道、雾气搜集、接触式酶膜反应器、太阳能蒸馏等过程。