在纖維表面涂覆功能活性介質(zhì)是實(shí)現(xiàn)紡織品功能化的有效途徑，而功能介質(zhì)與紡織品之間的結(jié)合牢度直接影響其服役性能。因此，提升功能紡織品的耐久性一直是需要解決的關(guān)鍵問題。近期，江南大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)制備了一種具有電磁屏蔽、個人熱管理和紅外偽裝功能的防護(hù)紡織品，且具有良好的耐久性，有望應(yīng)用于軍用和民用領(lǐng)域。
研究人員首先在富含羥基的MXene納米片表面引入天然多酚化合物沒食子酸（GA），在引入羧基的同時提升了MXene納米片的抗氧化性。與此同時，對天然棉織物進(jìn)行了羧基化預(yù)處理，且引入交聯(lián)劑金屬離子。在金屬離子的輔助下，利用簡易的真空輔助沉積方式使MXene@GA有序沉積在纖維表面，在保留紡織品親膚、透氣和透濕性的同時，憑借MXene的優(yōu)異特性，交聯(lián)紡織品可以實(shí)現(xiàn)高效電磁屏蔽、出色的雙驅(qū)動（焦耳和太陽能）加熱保暖和熱紅外偽裝功能。
由于表面攜帶大量的親水性基團(tuán)，MXene納米片表現(xiàn)出優(yōu)異的水分散性。對納米片進(jìn)行GA改性后，其橫向尺寸增大，片層間距變大。此外，天然多酚化合物GA具有清除自由基的抗氧化活性，MXene@GA納米片分散液在自然環(huán)境中放置一個月后仍呈現(xiàn)出初始的墨綠色，保留了納米片的微觀形貌，這與未改性的MXene納米片形成了鮮明的對比。
通過真空輔助沉積的方式，制備了金屬離子交聯(lián)的MXene@GA紡織品。憑借MXene出色的導(dǎo)電性，交聯(lián)紡織品可以實(shí)現(xiàn)超過300 S/m的電導(dǎo)率，在10次常規(guī)洗滌后仍維持低電阻，在經(jīng)受1000次循環(huán)彎折后其電阻稍有增大，展現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定導(dǎo)電性能；此外，交聯(lián)紡織品仍保留較好的透氣和透濕性，具有一定的疏水性和可穿戴性。
交聯(lián)紡織品具有高電導(dǎo)率，有望實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的電磁屏蔽性能。在X波段內(nèi)，單層紡織品的平均電磁屏蔽效能（EMI SET）超過35 dB，折疊四層可以達(dá)到55 dB，且其機(jī)制是以反射為主的電磁屏蔽。此外，紡織品在洗滌10次后，其EMI SET仍可達(dá)到25 dB；彎折1000次后，EMI SET仍保留了87.8%。
交聯(lián)紡織品可以在低驅(qū)動電壓下實(shí)現(xiàn)焦耳加熱，且加熱溫度具有靈活可調(diào)性，在長時間加熱和循環(huán)加熱測試中，其飽和溫度基本一致，說明加熱的安全可靠性高。此外，基于傅里葉導(dǎo)熱定律構(gòu)建了一維穩(wěn)態(tài)傳熱模型，分析了加熱和冷卻過程，發(fā)現(xiàn)交聯(lián)紡織品的焦耳加熱性能具有明顯優(yōu)勢。
憑借MXene優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)化效率，交聯(lián)紡織品有望實(shí)現(xiàn)高效利用太陽能。戶外環(huán)境的交聯(lián)紡織品的表面溫度最高可達(dá)42.1 ℃，比純棉紡織品高出10 ℃。
從紅外熱測試結(jié)果可以看出，交聯(lián)紡織品具有最低的表面檢測溫度，比原始棉低近40℃。這是因?yàn)镸Xene具有低的中紅外發(fā)射率，可以賦予紡織品熱偽裝性能。交聯(lián)紡織品具有透氣性和柔軟性，既可以覆蓋在人體表面?zhèn)窝b皮膚表面溫度，還可用于高溫物體的熱偽裝，這對軍事領(lǐng)域的反偵察和安全保護(hù)具有重要的應(yīng)用價值。
據(jù)悉，該研究成果以“Antioxidant MXene@GA Decorated Textile Assisted by Metal Ion for Efficient Electromagnetic Interference Shielding, Dual-Driven Heating and Infrared Thermal Camouflage” 為題發(fā)表在Advanced Fiber Materials上。
文章來源：Advanced Fiber Materials
