Fe2O3/I-PDMS复合涂层赋予PET织物超低温自修复光热超疏水性：面向极地防护与智能温控服装的创新设计

为解决传统PET织物在低温环境下易结冰、超疏水涂层耐久性不足的问题，研究人员通过将光热材料Fe2O3与动态亚胺键交联的I-PDMS聚合物复合，开发出具有-20°C自修复能力的超疏水PET织物。该材料在经历1000次磨损或60次洗涤后，仍能通过低温存储恢复性能，兼具自清洁、油水分离和抗结冰功能，为极地防护等极端环境应用提供了新方案。

　　

在极地勘探、航空航天等领域，聚乙烯对苯二甲酯（PET）织物因其轻质高强特性被广泛应用，但低温结冰问题始终是致命短板。传统抗结冰涂层面临光热效率低、机械稳定性差、缺乏自修复功能等瓶颈，尤其在冬季弱光照（0.1太阳辐照度）条件下表现不佳。更棘手的是，低温会抑制分子链运动，使动态共价键（如二硫键）难以触发修复。如何实现“损伤-光热触发-功能再生”的闭环系统，成为突破材料极限环境适应性的关键科学问题。

安徽工程大学纺织面料安徽省重点实验室的研究团队独辟蹊径，将无机光热材料与有机动态化学相结合，设计出具有革命性的Fe₂O₃/I-PDMS复合涂层。该工作通过碱减量处理在PET表面引入羧基/羟基，利用静电吸附固定Fe³⁺并原位还原为Fe₂O₃纳米颗粒，最后涂覆由苯-1,3,5-三甲醛（BTC）与氨基封端聚二甲基硅氧烷（NH₂-PDMS-NH₂）通过动态亚胺键交联形成的I-PDMS聚合物。这种“无机-有机杂化”策略巧妙融合了Fe₂O₃的光热转换效率（80秒升温72℃）与PDMS的低温链段运动能力（玻璃化转变温度<-60℃），相关成果发表在《Materials Today Communications》上。

研究团队采用三步法制备功能织物：首先通过碱处理活化PET表面；接着采用原位还原法负载Fe₂O₃纳米颗粒；最后通过亚胺缩合反应构建I-PDMS涂层。关键创新在于利用BTC交联剂形成的动态亚胺键（-C=N-），其键能可逆特性使材料在-20℃仍能自发重组。

制备机理分析
通过FTIR证实亚胺键特征峰（1645 cm^-1）的出现，XPS显示Fe₂O₃成功锚定（Fe 2p_3/2结合能710.8 eV）。SEM显示涂层具有分级微纳结构（粗糙度Ra=1.2μm），这是实现接触角达158°的关键。

自修复性能验证
经砂纸磨损1000次后，样品接触角降至132°；但在-20℃放置48小时后，因PDMS链段运动及亚胺键交换，接触角恢复至152°。低温修复效率比传统二硫键体系提高3倍。

多功能性测试
光热实验显示，在1 kW/m²光照下表面温度可达68℃，延迟结冰时间至2100秒；油水分离效率达98.7%（正己烷/水体系）；经50次冻融循环后，冰粘附强度仍低于20 kPa。

这项研究开创性地将光热效应与超低温自修复机制耦合，解决了传统材料在极端环境中的适应性难题。Fe₂O₃/I-PDMS涂层不仅实现了“损伤-低温自愈”的智能响应，其光热协同抗结冰的设计思路更为开发极地防护装备、新能源系统防冻材料提供了新范式。特别是该技术仅需环境温度存储即可触发修复，大幅降低了能耗要求，具有显著的产业化前景。正如研究团队指出，这种“材料基因”设计策略——即通过精确调控无机光热单元与有机动态网络的相互作用，可拓展至其他智能纺织品的开发，推动功能性纤维材料进入4.0时代。