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慧正資訊，立邦與清華大學通過產學研方式，對水性建筑涂料用功能Janus顆粒的研究，共同開發綜合性能、環保效果更佳的新型水性建筑涂料。研究成果將應用于立邦中國的產品線，在降低內墻乳膠漆中碳排放的同時，提升涂料的耐污漬性能和耐久性等功能，助推建筑行業的可持續發展。
根據慧正資訊的了解，立邦與清華大學的將聚焦提升水性建筑涂料在碳排放指標、耐刮傷性能、防污性能等方面的表現，利用Janus顆粒的有序結構，令涂層中的功能性物質實現自分層，并改善涂料的分散性、穩定性和表面性能，提高涂層的耐污性、抗刮擦性能，減少碳排放；通過改進合成方法，實現對Janus顆粒尺寸、形狀和表面性質的精確控制，以此提高其在特定應用中的性能和穩定性。
清華大學化學工程系梁福鑫教授
清華大學化學工程系高分子研究所長期從事Janus材料研究，梁福鑫教授將擔任合作項目首席科學家，立邦中國則提供技術支持和實驗平臺，確保研究成果能轉化為實際應用。
Janus（杰納斯）的涂料應用
Janus（杰納斯）顆粒是一種具有不對稱結構的微小顆粒，其名稱來源于羅馬神話中的“兩面神”Janus，也符合其一側親水、一側疏水的“雙面”屬性。
英美科學家對Janus對涂層親疏水的研究
早在20世紀80年代，研究人員已開始對Janus顆粒表面化學性質的探索；如今，對Janus顆粒的研究擴展到材料科學、化學工程等多個領域。進入21世紀，英國和美國的研究者開始嘗試將Janus添加入涂料配方中，結果發現，Janus顆粒形成了一個完整連續的表面，其中親水一面粘在表面，疏水一面朝外對著空氣。研究者還發現，即使作為底漆應用，Janus粒子的疏水性也會轉移到涂層表面上。
隨后Janus顆粒在涂料中的應用被開發出來，Janus顆粒已經被作為仿荷葉乳突結構的固體顆粒應用在超疏水涂料配方的設計中。Janus顆粒可以在基材表面產生優先定位取向，提供了一步法制備疏水涂層的可能。呈草莓狀半球形Janus顆粒具有親水/疏水雙重特性，其半球曲面為納米級疏水面，底平面為接入具有室溫條件下催化環氧樹脂進行固化效果的活性咪唑啉親水基團的親水面。其超疏水涂層制備機理如圖3所示，首先將草莓狀Janus顆粒的水分散體噴灑到已涂有薄層環氧樹脂的基底表面；隨著水分的不斷蒸發，Janus顆粒會自我定向以顆粒底平面在基材表面自組形成顆粒層；最終成型時納米級的粗糙疏水側指向空氣，并且接入咪唑啉基團的親水側通過陽離子引發環氧樹脂交聯形成共價結合，使其嵌入到固化的環氧樹脂中提高了與基材的結合強度。結果表明：所制備的超疏水涂層與水滴的接觸角大于155°，滾動角小于2°，涂層具有較好的耐有機溶劑性和耐高速水沖洗性；若將Janus顆粒疏水側修飾得較為光滑，則涂層與水具有高度粘合性。
讓Janus更加智能
目前，Janus顆粒的合成多在實驗室規模進行，如何實現大規模生產和工業化應用是一大研究重點。立邦和清華大學將積極探索更高效的合成與生產路徑，從而降低成本、提高產量；未來還有望共同開發具有智能響應能力的Janus顆粒，使其能夠在外界刺激（如溫度、pH值、光等）下改變性質或功能，在智能材料領域發揮更大的作用。雙方亦期望通過對Janus顆粒的深入研究，帶動建筑材料的創新研發和應用，提升建筑的能源效率，創造更加智能、高效和可持續的人居環境。
2024年，梁福鑫課題組在Janus顆粒調控高分子復合材料分層結構方面取得進展。梁福鑫課題組提出以軟－硬分區Janus納米顆粒誘導不同組成自分層，構筑同時具有力學可拉伸層和柔性三維導電網絡層的分層結構薄膜（圖1），該薄膜具有大形變、高靈敏度和優異的力學性能。首先設計合成了納米尺度軟－硬分區Janus顆粒，一側為“軟”的橡膠相，另一側為“硬”的氧化硅相（圖2a）。在力學可拉伸層中，由于Janus顆粒的橡膠一側與橡膠基體組成相同，能夠在高添加含量（40 wt%）下非常均勻地分布在橡膠基體中，將薄膜的強度和斷裂韌性提高數倍（圖2b-e）。在柔性三維導電網絡層，Janus顆粒誘導石墨烯卷曲并彼此連接形成導電網絡層，且Janus顆粒的剛性端和柔性端分別具有硬支撐和軟粘結的作用，使網絡具有特殊的多級形變結構，在大拉伸應變下通過自適應重構保持良好的導電性（最大拉伸比370 %）。同時，柔性三維網絡的多級結構重構，使傳感材料具備極高的靈敏度（GF值高達971.7）（如圖2f-k）。
Janus顆粒在多級分層結構設計中發揮了獨特作用：
Janus顆粒在基體中自分散實現剛性組成均勻穩定分布且界面結合牢固，同時提高了薄膜的強度和斷裂韌性；
Janus顆粒使低表面能的石墨烯填料很好地分散在水溶液中，避免了使用小分子表面活性導致的時效穩定性差問題，并在成膜后增強石墨烯與橡膠相，以及兩層間的界面；
Janus顆粒使二維結構石墨烯卷曲并彼此連接，形成在應變下能夠自適應重構的多級折疊結構，提高了大形變下導電網絡的穩定性；
Janus顆粒與石墨烯形成的聚集體與橡膠基體分層，提高了石墨烯導電填料的局部含量，大幅降低填料導電閾值。
相關研究成果以“基于軟－硬復合Janus納米顆粒的大形變、高靈敏度和優異力學性能多級導電復合材料”（Soft-hard Janus nanoparticles triggered hierarchical conductors with large stretchability, high sensitivity, and superior mechanical properties）為題發表在材料領域頂級期刊《先進材料》（Advanced Materials）上。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202312278
目前，Janus納米顆粒在國內的人工心肺機的體外膜肺氧合（ECMO）系統中已經得到應用，清華大學和北京交通大學的研究團隊通過在商業聚丙烯（PP）膜接枝多效能Janus納米粒子，成功開發出一種新型PP基氧合膜，將PP膜使用壽命提升了6~8倍，達到了商品聚-4-甲基-1-戊烯（PMP）膜水平，其氣體通量遠超PMP膜，為打破PMP的市場壟斷提供新思路。
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