近年來，隨著可穿戴技術(shù)、環(huán)境修復(fù)和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的不斷發(fā)展，將先進功能材料與紡織品結(jié)合已成為研究熱點。紡織品作為人與環(huán)境之間的ubiquitous界面，具備柔韌性、透氣性和可擴展性，是理想的新型智能系統(tǒng)基底。然而，傳統(tǒng)紡織品缺乏自清潔、抗冰、抗菌和環(huán)境耐受等多功能性能。金屬有機框架(MOF)因其可調(diào)控的化學(xué)功能和高比表面積被視為功能化紡織品的潛力材料，但現(xiàn)有MOF-紡織品復(fù)合材料在可擴展性、環(huán)境穩(wěn)定性和多功能集成方面仍面臨重大挑戰(zhàn)。
湖北大學(xué)郭志光教授、裴顆副研究員和香港中文大學(xué)Zhou Zhiwen、武漢紡織大學(xué)姜會鈺教授合作，通過仿生原位自組裝技術(shù)，成功開發(fā)出一種機械強度高、超疏水的AgTCNQ-MOF混合織物。該織物模仿仙人掌刺結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了159.2°的水接觸角和1.8°的滑動角，具備多項先進功能：超高油水分離效率(98.4%)與通量(18.0 kL·m⁻²·h⁻¹）、抗冰性能(凍結(jié)起始時間從105秒延長至685秒)、全譜紫外線防護(UVA：2.5%，UVB：2.7%)與99.8%的抗菌效率、自清潔能力以及優(yōu)異的機械柔韌性(6000次彎曲循環(huán))和光熱轉(zhuǎn)換效率(91.5%)。其超小帶隙(0.47 eV)工程和共價界面錨定策略確保了材料在30次磨損或200小時紫外照射后仍保持超疏水性，展現(xiàn)出在醫(yī)療穿戴、工業(yè)過濾和自適應(yīng)機器人等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景。相關(guān)論文以“Bioinspired Ultrasmall-Bandgap MOF-Integrated Superhydrophobic Textiles via In Situ Self-Assembly: Enabling Next-Generation Multifunctional Smart Textiles”為題，發(fā)表在Advanced Materials上，論文第一作者為Liu Jingjing。
研究團隊展示了該多功能MOF織物的概念設(shè)計與制備流程。示意了超小帶隙AgTCNQ-MOF在織物表面的原位生長過程，以及其如何通過熱振動機制實現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)換，進而支持油水分離、抗冰、抗菌和自清潔等多功能集成。制備過程包括織物的敏化活化、銀納米顆粒的沉積以及AgTCNQ微針結(jié)構(gòu)的原位生長，形成具有分級粗糙度的超疏水表面。
這項研究通過仿生設(shè)計、原位自組裝和超小帶隙工程，成功將多功能性能集成于單一紡織品平臺，實現(xiàn)了超疏水、抗冰、抗菌、光熱轉(zhuǎn)換和油水分離的高度協(xié)同。該技術(shù)不僅解決了傳統(tǒng)MOF-紡織品在穩(wěn)定性、可擴展性和多功能集成方面的瓶頸，還為下一代智能紡織品在極端環(huán)境下的實際應(yīng)用提供了可行路徑。未來，研究團隊將進一步推進其中試放大和成本優(yōu)化，推動其在醫(yī)療防護、環(huán)境工程和自適應(yīng)可穿戴設(shè)備中的廣泛應(yīng)用。
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