基于Fe2O3/I-PDMS复合涂层的零下自修复光热超疏水PET织物构建及其多功能应用研究

针对PET织物在低温环境下易结冰、传统防冰涂层耐久性差的问题，研究人员通过Fe2O3颗粒与动态亚胺键交联的I-PDMS聚合物复合涂层设计，开发出具有零下自修复能力的光热超疏水PET织物。该材料在-20°C下48小时可恢复机械损伤后的超疏水性，并展现自清洁、油水分离和抗结冰功能，为极地防护等极端环境应用提供创新解决方案。

　　

在极寒环境中，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）织物表面结冰会显著增加设备重量、加速热流失并引发机械性能退化，这已成为极地探险、航空航天等领域亟待解决的技术瓶颈。传统超疏水涂层虽能延缓结冰，但面临低温下光热转换效率不足、动态损伤后无法自修复等挑战。针对这一难题，安徽工程大学纺织服装学院的研究团队创新性地将Fe₂O₃光热颗粒与亚胺键（Imine bond）交联的聚二甲基硅氧烷（I-PDMS）结合，开发出具有零下温度自修复功能的光热超疏水PET织物，相关成果发表在《Materials Today Communications》上。

研究团队采用三步法关键技术：首先通过碱减量处理在PET表面引入羧基/羟基，随后通过静电吸附固定Fe₂O₃纳米颗粒，最后用苯-1,3,5-三甲醛（BTC）与氨基封端聚二甲基硅氧烷（NH₂-PDMS-NH₂）交联形成动态聚合物涂层。这种组合策略巧妙利用了Fe₂O₃的光热效应和PDMS分子链的低温流动性，实现了材料在极端环境下的多功能集成。

制备机理分析显示，碱处理后的PET表面Fe³⁺静电吸附率为92.7%，Fe₂O₃颗粒均匀分布形成微纳结构，接触角达158°。动态亚胺键在-20°C仍保持可逆断裂-重组特性，这是实现低温自修复的关键。

性能测试结果表明：经过1000次磨损或60次洗涤循环后，受损涂层在-20°C放置48小时即可恢复超疏水性。在0.1太阳光照强度下，织物表面温度10分钟内升至52°C，冰层脱落时间比未处理样品缩短83%。油水分离效率达98.6%，且经50次循环后性能无衰减。

该研究的突破性在于首次将光热效应与亚低温动态化学结合，构建了"损伤-光热触发-分子链迁移-功能恢复"的闭环系统。这种Fe₂O₃/I-PDMS涂层不仅解决了传统材料在弱光照条件下的响应迟滞问题，其独特的低温自修复机制更为极地装备、智能调温服装等应用提供了可靠的材料基础。正如通讯作者Jian Xing在讨论部分强调的，该工作为开发适应复杂环境的多功能纺织品建立了新范式。