主页
新闻
俄罗斯化学家研发自清洁智能吸附面料

26年04月27日 | 13:30

俄罗斯化学家研发自清洁智能吸附面料

纳米粒子内置技术突破, 开启多功能纺织材料新应用

图片来源: YurolaitsAlbert | iStock

据俄罗斯科学与高等教育部官网消息，汤姆斯克国立大学研究人员成功开发出新一代纺织吸附材料制备技术。该智能面料可吸附空气中的有害物质、在阳光照射下实现自清洁，并有望用于人体健康监测。

"我们方法的核心区别在于：不是将功能材料涂覆于织物表面，而是直接在纤维内部'生长'出活性成分。这不仅使复合材料中金属有机框架聚合物（MOF）的含量提升至10-25%，更显著增强了其在织物结构中的结合牢固度，"该研究作者之一、汤姆斯克国立大学化学系学生瓦列里娅·洛巴诺娃介绍道。

金属有机框架聚合物（MOF）是一类尚未大规模应用的新型材料：其粉末形态易散落，多孔结构也难以充分利用。俄罗斯科研人员成功攻克了部分技术瓶颈。

汤姆斯克国立大学化学团队已获得俄罗斯联邦专利，授权其将MOF粒子稳定嵌入织物结构的固定化技术。具体工艺为：将前驱体导入织物，在加热条件下，通过连接分子引导，在水相或有机溶剂中实现材料的自组装。纳米级MOF粒子在纤维表面及纤维间隙原位形成，从而确保优异的结构稳定性。

研究团队选用棉纤维与聚对苯二甲酸乙二醇酯作为基材，目前正拓展至更多织物类型。科学家实验测试了三类聚合物：其中一个为Cu-HKUST型，其赋予织物吸附气态污染物的能力；其二是催化降解型，它不仅吸附有害污染物，还能通过催化降解作用将其分解中和；最后一种是MIL-100(Fe)型，这种聚合物展现光催化活性，可在阳光下分解有机化合物。该材料在常温下成功去除水中的苯酚（一种用于生产塑料、消毒剂、药物及染料的有机化合物），且合成工艺无需高温，大幅降低生产门槛。

研发团队认为，新型材料应用前景广阔：既可开发能吸附毒素与异味、并在阳光或弱紫外线下自清洁的"智能纺织品"，也可用于水处理领域。此外，嵌入织物的MOF纳米粒子还可作为药物微胶囊用于皮肤病治疗，或作为传感器监测生产环境中的有害因素，乃至收集人体健康与环境状态数据。

金砖国家在功能纺织品领域的平行研究正同步推进。

据TV BRICS合作伙伴迈赫尔通讯社 (Mehr News Agency) 报道，伊朗研究人员已成功将抗菌纳米粒子直接嵌入聚酯纤维结构。该工艺在保持材料耐磨性的同时赋予其抗菌功能：纳米粒子可干扰微生物的生物活性，抑制其生长与繁殖，材料同时具备抗真菌特性。经伊朗国家标准测试，该织物对金黄色葡萄球菌和肺炎克雷伯菌的抑菌率不低于99%。研发方建议将该材料用于公共交通座椅套、儿童服装、防护服及床上用品等场景。

印度古瓦哈提理工学院分校（IIT Guwahati）官网消息称，该校团队开发出一种自清洁导电纺织品，可将电能与太阳能转化为热能。研究人员在棉织物表面涂覆银纳米线（直径仅为人类头发的十万分之一），使其在低电压下安全发热，无触电风险。仿照荷叶原理设计的疏水涂层可有效防护材料免受氧化、潮湿及污渍侵蚀。该织物可在10小时内稳定维持40–60℃的温度，适用于极寒环境作业服、关节炎热疗辅具，亦可用于加热水体或加速化学反应。

另据TV BRICS合作伙伴越南通讯社（VNA）报道，中国科研人员研发出一种适用于织物的自清洁聚合物涂层，仅需清水漂洗即可去除污渍、油脂及细菌，无需使用洗涤剂。该涂层通过交替喷涂两种化合物，在织物表面形成致密的亲水层。与既往技术不同，该涂层的清洁效率不依赖光照条件，且在干燥过程中性能不衰减。测试显示，经100次以上洗涤循环后织物仍保持功能，新技术预计可节水节电约82%。