编辑推荐：
多级粗糙结构BF/MoS?/Ag织物通过水热法同步生长MoS?纳米花和银纳米颗粒，实现超疏水（接触角161.8°）、高效电磁屏蔽（36.73dB）、广谱抗菌（大肠杆菌98.1%，金黄色葡萄球菌99.2%）及光热促融（50mW/cm2光照下快速除冰）功能集成，为复杂环境智能纺织品开发提供新策略。
刘思琪|饶世祥|杜诗蓉|姜浩|黄宁|唐学伟|王国庆|李峥
海南大学材料科学与工程学院，海口570228，中国
摘要
超疏水可穿戴电子纺织品依赖于氟/硅烷修饰和复杂的微/纳米制造技术，但面临高生产成本、环境兼容性差、机械耐久性不足以及难以满足多样化应用需求等瓶颈。在本研究中，我们开发了一种具有多层粗糙结构和低表面能的BF/MoS?/Ag纺织品，其中玄武岩纤维（BF）作为柔性基底，MoS?纳米花和银纳米颗粒通过水热法原位生长。该纺织品表现出出色的电磁屏蔽性能（36.73 dB）和优异的抗菌性能（对大肠杆菌的抑制率为98.1%，对金黄色葡萄球菌的抑制率为99.2%）。最重要的是，BF/MoS?/Ag纺织品具有超疏水特性（接触角为161.8°）、抗结冰能力（结冰时间延长了15倍以上），并且在50 mW/cm2的阳光下能够快速升温以快速融化冰层。这项工作为开发集超疏水性、抗菌性、电磁屏蔽和抗/除冰功能于一体的多功能智能纺织品提供了有前景的策略。
引言
可穿戴电子设备、航空航天技术和极地探索的快速发展伴随着复杂操作环境中日益突出的挑战，如电磁干扰、表面结冰和污染物粘附，这些因素严重影响了设备的操作稳定性和使用寿命[[1], [2], [3], [4]]。这迫切需要材料的多功能集成，因为单一性能的材料已无法满足复杂场景下的综合防护要求[[5], [6], [7]]。柔性电磁屏蔽材料的核心在于通过柔性基底和导电组件的协同效应来衰减环境中的电磁波，这不仅确保了电子设备的抗干扰能力，还减少了电磁辐射对人体的潜在危害[[8], [9], [10], [11]]。近年来，关于超疏水光热材料的研究主要集中在界面结构优化[[12]]和耐久性提升[[13]]上。玄武岩纤维的功能改性主要通过表面涂层实现[[14]]。超疏水材料的核心优势在于其独特的自清洁、抗粘附和耐腐蚀性能[[15], [16], [17], [18]]。尽管研究人员对单一功能材料进行了大量研究，但缺乏针对多功能协同效应的系统设计[[19], [20], [21], [22], [23], [24]]。由于表面亲水性，电磁屏蔽材料容易结冰，而光热材料则难以在电磁屏蔽和长期抗污性能之间取得平衡。这种“功能分离”严重限制了材料在复杂环境中的应用[[25], [26], [27]]。因此，开发集高效电磁屏蔽、稳定超疏水性、高光热转换效率和长期抗冰性能于一体的多功能材料，不仅满足了复杂环境中设备的多维防护需求，还为协同功能材料的设计提供了新的思路[[28], [29], [30]]。光热超疏水材料通过光热转换实现主动除冰，避免了传统被动除冰方法的局限性[[31]]。作为典型的二维光热材料，MoS?通过层间电子跃迁和声子散射实现宽带光吸收，在近红外区域表现出优异的光热转换效率[[31]]。玄武岩纤维（BF）因其耐高温、阻燃性和机械稳定性而被认为是极端环境中的理想基底材料。然而，基于BF的抗冰和EMI屏蔽多功能集成材料的研究很少。
本研究提出使用玄武岩纤维（BF）作为柔性骨架，通过水热法原位生长MoS?纳米花和银纳米颗粒，最终构建出具有多层粗糙结构和低表面能的BF/MoS?/Ag纺织品。引入的MoS?/Ag形成了导电网络，实现了强大的电磁屏蔽效果。通过调控表面微纳结构并实施低表面能修饰，BF/MoS?/Ag具备了超亲水性，从而实现被动抗冰功能。同时，结合MoS?/Ag的半导体特性和金属颗粒的局域表面等离子体共振效应，提高了光热转换效率，实现了主动除冰。本研究实现了超亲水性、抗菌活性、电磁屏蔽和光热转换性能的集成，为多功能智能纺织品的发展提供了有前景的策略。尽管合成过程涉及多个步骤，但不需要复杂的设备。此外，MoS?和Ag都是原位生长的，确保了与BF的牢固结合，避免了浸涂方法中可能出现的纳米颗粒脱落问题。与需要使用有毒HF制备MXene的MXene浸涂方法相比，本研究使用的试剂（APTMS、PFDS）毒性更低，环境兼容性更好。与最近报道的基于Fe?O?的PDMS涂层[[29]]和MXene/石墨烯气凝胶[[35]]相比，本研究开发的BF/MoS?/Ag具有以下独特优势：BF在800°C时的质量保留率高达99.8%，具有更好的阻燃性；MoS?纳米花结构实现了超疏水粗糙表面和宽带光吸收；银纳米颗粒同时增强了EMI屏蔽和抗菌性能。因此，BF/MoS?/Ag协同集成了多种功能，包括阻燃性、电磁屏蔽、抗菌活性和抗/除冰功能，有望推动这类材料在可穿戴电子保护、军事伪装、医疗抗菌和极地设备抗冰等领域的应用。
材料
玄武岩纤维和纺织品（BFWR200–1000-P）购自四川千益复合材料有限公司。四水合钼酸铵、硫脲、硝酸银、二水合柠檬酸钠、3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTMS）、1H,1H,2H,2H-全氟十二烷基三乙氧基硅烷（PFDS）未进一步纯化。
BF/MoS?/Ag的制备
首先，将玄武岩纤维（BF）置于稀硝酸和30%过氧化氢的混合溶液中，在室温下以200 rpm的速度搅拌90分钟，然后洗涤三次
结果与讨论
在本研究中，通过在玄武岩纤维纺织品上构建银纳米颗粒和MoS?纳米花结构，成功制备出了具有优异抗冰、除冰、电磁屏蔽和长期稳定性的多功能BF/MoS?/Ag-F纺织品。该纺织品集成了多种功能，包括阻燃性、光热转换能力、超疏水自清洁行为、电磁屏蔽和强抗菌性能
结论
总结来说，本研究通过一种稳健的原位生长策略，制备出了集超疏水性、抗菌活性、电磁屏蔽和抗/除冰性能于一体的多功能BF/MoS?/Ag纺织品。通过使用玄武岩纤维作为柔性且热稳定的基底，并构建MoS?纳米花/银纳米颗粒的层次结构，该纺织品实现了161.8°的高水接触角和超过98%的Ag?介导的抗菌效率
CRediT作者贡献声明
刘思琪：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，数据分析，概念化。饶世祥：数据分析，概念化。杜诗蓉：数据分析。姜浩：数据分析。黄宁：数据分析。唐学伟：数据分析。王国庆：指导。李峥：指导。
