中新網(wǎng)北京3月23日電 (記者 孫自法)戶外活動(dòng)時(shí)突遇暴雨、喝咖啡時(shí)不小心灑落一身……這些因紡織品防水性能不足帶來的尷尬與困擾，有望被中國(guó)科學(xué)家研發(fā)新技術(shù)制備的不怕洗、不怕磨、又透氣的防水織物予以化解。

　　靈感來源于彈尾蟲

　　記者3月23日從中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所獲悉，該所仿生智能界面科學(xué)中心董智超研究員團(tuán)隊(duì)最近在耐機(jī)械應(yīng)力持久超疏水材料領(lǐng)域取得新突破：他們受自然界彈尾蟲啟發(fā)，研發(fā)出分子組裝耐用超疏水殼(MARS)技術(shù)，通過一步法實(shí)現(xiàn)無氟超疏水織物制備，該材料在極端環(huán)境下展現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性，從而為下一代防水織物發(fā)展開辟出全新路徑。

　　據(jù)介紹，在戶外、防護(hù)、工業(yè)等眾多領(lǐng)域，具備穩(wěn)定防水性能的紡織品需求迫切，而傳統(tǒng)依賴納米顆?；蚝衔?PFAS)的防水涂層在磨損或惡劣環(huán)境中易脫落降解，且面臨日益嚴(yán)格的環(huán)保監(jiān)管挑戰(zhàn)，難以滿足實(shí)際應(yīng)用中的高性能與可持續(xù)性需求。

　　此次研發(fā)的MARS技術(shù)，其靈感來源于經(jīng)過4億年進(jìn)化的彈尾蟲。在潮濕且多摩擦的泥土環(huán)境中，彈尾蟲演化出由微型蘑菇狀結(jié)構(gòu)與納米級(jí)脊線構(gòu)成的特殊表皮，這一天然“防水盔甲”讓其能在惡劣條件下自由活動(dòng)，甚至在水面跳躍而不被潤(rùn)濕。研究團(tuán)隊(duì)受此啟發(fā)開發(fā)出一種共價(jià)鍵構(gòu)筑的MARS技術(shù)，通過一步法在單根紗線纖維表面直接構(gòu)建有序、共價(jià)鍵合且不含氟的烷基覆蓋的二氧化硅殼層。

　　耐用性穩(wěn)定性卓越

　　不同于傳統(tǒng)離散顆?；蚝繉樱琈ARS技術(shù)能與棉、麻、尼龍等多種天然及合成纖維基底形成永久性化學(xué)鍵合，在保持織物原有透氣性、顏色及機(jī)械回彈性的同時(shí)，賦予其卓越的超疏水性能。

　　為驗(yàn)證MARS織物的耐用性與穩(wěn)定性，研究團(tuán)隊(duì)開展了一系列嚴(yán)苛的系統(tǒng)性測(cè)試，結(jié)果均展現(xiàn)出優(yōu)異性能。在動(dòng)態(tài)防水性能測(cè)試中，2.4米每秒速度的液滴單點(diǎn)連續(xù)撞擊8萬次，織物毫發(fā)無損；當(dāng)液滴速度提升至11.6米每秒(相當(dāng)于百米飛人沖刺速度)時(shí)，織物仍保持完好、防水性能不失效；經(jīng)20次標(biāo)準(zhǔn)洗滌后，其防水等級(jí)依舊穩(wěn)定在行業(yè)高標(biāo)準(zhǔn)的4.5級(jí)。

　　極端溫度耐受性實(shí)驗(yàn)顯示，MARS織物具備優(yōu)異的熱穩(wěn)定性：無論是剛煮沸的開水或9巴(bar)壓力膠囊咖啡機(jī)擠出的咖啡，均無法破壞其超疏水狀態(tài)；即使經(jīng)過160°C高溫熨燙處理，其超疏水特性仍絲毫未受影響；甚至在95°C熱水與-196°C液氮的極端冷熱循環(huán)沖擊下，織物性能依舊穩(wěn)定。

　　機(jī)械耐久性評(píng)估中，MARS織物經(jīng)受住多維度的磨損測(cè)試：布料之間摩擦8萬次，砂輪與布料摩擦2萬次，640斤落沙在4米每秒的撞擊速度沖擊、反復(fù)拉伸2萬次后，超疏水性能均未衰減；模擬日常使用場(chǎng)景的測(cè)試中，刷子磨損8000次、膠帶剝離500次的測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)，涂層與纖維基底結(jié)合極為牢固。

　　具有廣闊應(yīng)用前景

　　研究團(tuán)隊(duì)指出，MARS技術(shù)將仿生學(xué)靈感與可規(guī)模化制備工藝相結(jié)合，回應(yīng)了無氟超疏水織物領(lǐng)域的迫切需求。與傳統(tǒng)涂層逐步降解的失效模式不同，共價(jià)鍵合的MARS涂層可耐受強(qiáng)烈磨損、高速水流沖擊、蒸汽暴露及極端溫度循環(huán)。

　　MARS技術(shù)同時(shí)解決了含氟化合物限制帶來的環(huán)保挑戰(zhàn)與傳統(tǒng)涂層機(jī)械脆弱性的技術(shù)瓶頸，為下一代高性能防水織物的發(fā)展開辟了新路徑。

　　研究團(tuán)隊(duì)表示，最新研發(fā)成果在戶外運(yùn)動(dòng)、醫(yī)療健康和工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，有望推動(dòng)防水紡織品向兼顧可持續(xù)性與高性能的方向演進(jìn)。(完)