一種具有電磁屏蔽、個人熱管理和紅外偽裝功能的防護紡織品

在纖維表面涂覆功能活性介質是實現紡織品功能化的有效途徑，而功能介質與紡織品之間的結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鍵問題。近期，江南大學研究團隊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紡織品，且具有良好的耐久性，有望應用于軍用和民用領域。

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，對天然棉織物進行了羧基化預處理，且引入交聯劑金屬離子。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的優異特性，交聯紡織品可以實現高效電磁屏蔽、出色的雙驅動（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，MXene納米片表現出優異的水分散性。對納米片進行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境中放置一個月后仍呈現出初始的墨綠色，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的MXene@GA紡織品。憑借MXene出色的導電性，交聯紡織品可以實現超過300 S/m的電導率，在10次常規洗滌后仍維持低電阻，在經受1000次循環彎折后其電阻稍有增大，展現出優異的穩定導電性能；此外，交聯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。

交聯紡織品具有高電導率，有望實現優異的電磁屏蔽性能。在X波段內，單層紡織品的平均電磁屏蔽效能（EMI SET）超過35 dB，折疊四層可以達到55 dB，且其機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仍可達到25 dB；彎折1000次后，EMI SET仍保留了87.8%。

交聯紡織品可以在低驅動電壓下實現焦耳加熱，且加熱溫度具有靈活可調性，在長時間加熱和循環加熱測試中，其飽和溫度基本一致，說明加熱的安全可靠性高。此外，基于傅里葉導熱定律構建了一維穩態傳熱模型，分析了加熱和冷卻過程，發現交聯紡織品的焦耳加熱性能具有明顯優勢。

憑借MXene優異的光熱轉化效率，交聯紡織品有望實現高效利用太陽能。戶外環境的交聯紡織品的表面溫度最高可達42.1 ℃，比純棉紡織品高出10 ℃。

從紅外熱測試結果可以看出，交聯紡織品具有最低的表面檢測溫度，比原始棉低近40℃。這是因為MXene具有低的中紅外發射率，可以賦予紡織品熱偽裝性能。交聯紡織品具有透氣性和柔軟性，既可以覆蓋在人體表面偽裝皮膚表面溫度，還可用于高溫物體的熱偽裝，這對軍事領域的反偵察和安全保護具有重要的應用價值。

據悉，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” 為題發表在Advanced Fiber Materials上。

文章來源：Advanced Fiber Materials

審核編輯：劉清