低温自修复光热超疏水PET织物的制备及其多功能性能研究

针对聚乙烯 terephthalate（PET）织物在低温环境下易结冰、传统防冰涂层耐久性不足的问题，研究人员通过将光热材料Fe2O3颗粒与动态亚胺键交联的I-PDMS聚合物复合，开发出具有-20℃自修复能力的超疏水PET织物。该材料经1000次磨损或60次洗涤后仍能恢复性能，兼具自清洁、油水分离和抗结冰功能，在极地防护、智能温控服装等领域具有重要应用价值。

　　

在极地考察、高空作业等极端环境中，传统纺织材料的结冰问题一直困扰着从业人员。当温度骤降时，普通聚乙烯 terephthalate（PET）织物表面会迅速结冰，不仅增加装备重量，还会加速热量散失，甚至引发机械性能退化。尽管超疏水涂层与光热材料的结合为解决这一难题提供了新思路，但现有技术仍面临两大瓶颈：一是低温环境下动态损伤后无法自修复，二是在冬季弱光照条件下（0.1太阳辐照度）光热转换效率不足。

安徽工程大学纺织服装学院的研究团队创新性地将Fe₂O₃光热颗粒与动态亚胺键交联的聚二甲基硅氧烷（I-PDMS）结合，成功制备出具有低温自修复功能的超疏水PET织物。这项突破性成果发表在《Materials Today Communications》上，为解决极端环境下的材料失效问题提供了全新方案。研究人员通过分子设计巧妙地利用了NH₂-PDMS-NH₂的低玻璃化转变温度特性，使材料在-20℃仍能保持分子链段运动能力，配合动态亚胺键的可逆断裂-重组特性，实现了超疏水性能的低温自修复。

关键技术包括：1）通过碱减量处理在PET纤维表面引入羧基/羟基；2）静电吸附结合原位还原法固定Fe₂O₃纳米颗粒；3）苯-1,3,5-三甲醛（BTC）与NH₂-PDMS-NH₂交联构建动态聚合物涂层。研究选用市售PET机织布作为基底材料，通过控制FeCl₃·6H₂O溶液浓度（0.11 mol/L）和反应温度（60℃）优化颗粒负载量。

【材料制备机理分析】
通过碱减量处理在PET表面引入活性位点，Fe³⁺通过静电作用吸附后经原位还原形成Fe₂O₃纳米结构。BTC与NH₂-PDMS-NH₂交联形成的I-PDMS网络既提供低表面能，其动态亚胺键又赋予涂层自修复能力。XPS分析证实了Fe-O键（530.8 eV）和C=N键（398.6 eV）的特征峰。

【性能表征】
经测试，制备的PET织物接触角达162°，在1太阳辐照下10分钟内升温48.3℃。磨损1000次或洗涤60次后，受损样品在-20℃放置48小时即可恢复超疏性能。冰粘附强度仅为12.3 kPa，较未处理PET降低87%。动态水珠冲击实验显示水滴在表面停留时间不足50 ms。

【结论与意义】
该研究首次实现了超疏水材料在低温环境下的自发修复，突破了传统自修复材料依赖高温激活的限制。Fe₂O₃/I-PDMS复合涂层将光热效应与动态化学键有机结合，形成了"损伤-修复-功能恢复"的闭环系统。这种策略为开发极地防护装备、新能源系统防冰材料提供了新思路，Zhang等学者在评述中指出该技术有望解决极地科考服的结冰难题。研究获得安徽省自然科学基金（2208085QE138）等项目的支持，相关成果已申请系列发明专利。