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

为解决传统PET织物在低温环境下易结冰、现有防冰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，开发出具有零下自修复能力的超疏水涂层。实验表明，该涂层在-20°C下48小时可恢复机械损伤后的超疏水性，并兼具自清洁、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创新解决方案。

　　

在极地探险、高空飞行等极端环境中，普通聚乙烯 terephthalate（PET）织物表面结冰会引发装备增重、热流失甚至机械性能退化。尽管超疏水涂层和光热材料（如MXene、碳纳米颗粒）的整合为防冰提供了新思路，但低温下分子链运动受限、动态键重组效率低下，导致传统材料自修复功能失效。更棘手的是，弱光照条件下光热转化效率不足，使得冬季环境中的快速除冰难以实现。

安徽工程大学纺织服装学院的研究团队在《Materials Today Chemistry》发表的研究中，提出了一种突破性解决方案：通过碱减量处理在PET织物表面引入羧基/羟基，静电吸附Fe₂O₃纳米颗粒后，再涂覆苯-1,3,5-三甲醛（BTC）与氨基封端聚二甲基硅氧烷（NH₂-PDMS-NH₂）交联形成的I-PDMS聚合物，构建出Fe₂O₃/I-PDMS复合涂层。该研究创新性地利用PDMS的低玻璃化转变温度和亚胺键的动态特性，实现了-20°C环境下的自发修复功能。

关键技术包括：碱减量处理活化PET基底、Fe³⁺原位还原固定光热颗粒、BTC与NH₂-PDMS-NH₂动态交联成膜。通过扫描电镜、接触角测试和光热转换效率测定等手段系统评估性能。

材料与制备机制分析
碱减量处理使PET表面富含活性基团，Fe₂O₃通过静电作用锚定后，I-PDMS涂层形成微纳分级结构。XPS证实亚胺键（-C=N-）的动态交换特性是低温自修复的核心。

性能表征
经1000次磨损或60次洗涤后，损伤涂层在-20°C存放48小时接触角恢复至152°。1太阳光照下表面温度10分钟内升至68°C，冰层脱落时间比未处理样品缩短83%。油水分离效率达98.7%，且循环20次后仍保持超疏水性。

结论与意义
该研究首次实现零下温度触发自修复的超疏水光热涂层，其三大突破在于：1）Fe₂O₃在弱光下仍保持高效光热转化；2）PDMS分子链低温流动性与亚胺键动态性协同作用；3）一体化解决防冰、自清洁和油水分离需求。这种"损伤-低温修复-功能再生"的闭环设计，为智能温控服装、新能源系统防冻等场景提供了新材料范式。