自组装蜂窝结构超疏水棉织物的构建及其在高效油水分离与防冰领域的应用

本研究创新性地通过将改性纳米SiO2嵌入硅藻土孔隙构建蜂窝结构，结合聚二甲基硅氧烷（PDMS）处理，制备出具有双重疏水结构的超疏水棉织物（WCA 163.6°，SA 4.7°）。该材料兼具优异防冰性能（延迟结冰615秒）和油水分离效率（>90.1%），其独特的自修复特性可耐受40次磨损和35次洗涤循环，为环境友好型功能纺织品开发提供新思路。

　　

Highlight

本研究采用一浴法将十八烷基三氯硅烷（OTS）改性的纳米SiO₂（15±5 nm）锁定在硅藻土孔隙中，形成类似蜂窝的微观结构。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实，改性后的材料在1711 cm^?1处出现特征峰，1239 cm^?1和1730 cm^?1处的峰分别对应Si-CH₃结构和PDMS的C=O键振动。

Results and discussion

改性后的硅藻土/SiO₂/PDMS复合材料展现出卓越性能：

1. 1.

   超疏水性：水接触角达163.6°，滑动角仅4.7°

2. 2.

   动态防冰：延迟结冰时间长达615秒

3. 3.

   油水分离：对多种油水混合物分离效率>90.1%，渗透速率高达4225 L·m^?2·h^?1

4. 4.

   耐久性：独特的"细胞结构"使材料在磨损后能释放储备的纳米SiO₂，实现自修复功能

Conclusion

该研究成功构建了具有双重疏水结构的智能纺织品，其环境友好特性（无氟配方）、优异的机械稳定性和自修复能力，在海洋油污处理、低温环境防护等领域具有广阔应用前景。