一种具有电磁屏蔽、个人热管理和红外伪装功能的防护纺织品

在纤维表面涂覆功能活性介质是实现纺织品功能化的有效途径，而功能介质与纺织品之间的结合牢度直接影响其服役性能。因此，提升功能纺织品的耐久性一直是需要解决的关键问题。近期，江南大学研究团队制备了一种具有电磁屏蔽、个人热管理和红外伪装功能的防护纺织品，且具有良好的耐久性，有望应用于军用和民用领域。

研究人员首先在富含羟基的MXene纳米片表面引入天然多酚化合物没食子酸（GA），在引入羧基的同时提升了MXene纳米片的抗氧化性。与此同时，对天然棉织物进行了羧基化预处理，且引入交联剂金属离子。在金属离子的辅助下，利用简易的真空辅助沉积方式使MXene@GA有序沉积在纤维表面，在保留纺织品亲肤、透气和透湿性的同时，凭借MXene的优异特性，交联纺织品可以实现高效电磁屏蔽、出色的双驱动（焦耳和太阳能）加热保暖和热红外伪装功能。

由于表面携带大量的亲水性基团，MXene纳米片表现出优异的水分散性。对纳米片进行GA改性后，其横向尺寸增大，片层间距变大。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纳米片分散液在自然环境中放置一个月后仍呈现出初始的墨绿色，保留了纳米片的微观形貌，这与未改性的MXene纳米片形成了鲜明的对比。

通过真空辅助沉积的方式，制备了金属离子交联的MXene@GA纺织品。凭借MXene出色的导电性，交联纺织品可以实现超过300 S/m的电导率，在10次常规洗涤后仍维持低电阻，在经受1000次循环弯折后其电阻稍有增大，展现出优异的稳定导电性能；此外，交联纺织品仍保留较好的透气和透湿性，具有一定的疏水性和可穿戴性。

交联纺织品具有高电导率，有望实现优异的电磁屏蔽性能。在X波段内，单层纺织品的平均电磁屏蔽效能（EMI SET）超过35 dB，折叠四层可以达到55 dB，且其机制是以反射为主的电磁屏蔽。此外，纺织品在洗涤10次后，其EMI SET仍可达到25 dB；弯折1000次后，EMI SET仍保留了87.8%。

交联纺织品可以在低驱动电压下实现焦耳加热，且加热温度具有灵活可调性，在长时间加热和循环加热测试中，其饱和温度基本一致，说明加热的安全可靠性高。此外，基于傅里叶导热定律构建了一维稳态传热模型，分析了加热和冷却过程，发现交联纺织品的焦耳加热性能具有明显优势。

凭借MXene优异的光热转化效率，交联纺织品有望实现高效利用太阳能。户外环境的交联纺织品的表面温度最高可达42.1 ℃，比纯棉纺织品高出10 ℃。

从红外热测试结果可以看出，交联纺织品具有最低的表面检测温度，比原始棉低近40℃。这是因为MXene具有低的中红外发射率，可以赋予纺织品热伪装性能。交联纺织品具有透气性和柔软性，既可以覆盖在人体表面伪装皮肤表面温度，还可用于高温物体的热伪装，这对军事领域的反侦察和安全保护具有重要的应用价值。

据悉，该研究成果以“Antioxidant MXene@GA Decorated Textile Assisted by Metal Ion for Efficient Electromagnetic Interference Shielding, Dual-Driven Heating and Infrared Thermal Camouflage” 为题发表在Advanced Fiber Materials上。

文章来源：Advanced Fiber Materials

审核编辑：刘清