中新社北京3月23日电(记者孙子)户外活动时突如其来的暴风雨，或者喝咖啡时不小心洒出的咖啡……这些因纺织产品防水性能不足而带来的尴尬和问题，有望通过中国科学家研发的一项新技术来解决，制备出不怕水洗、耐磨的防水透气面料。
灵感来自跳虫
3月23日，记者从中国科学院物理化学技术研究所获悉，该所仿生智能界面科学中心董志超研究员团队近日在耐机械应力的耐用超疏水材料领域取得新突破。他们受天然跳虫的启发，开发了分子组装的耐用超疏水壳（MARS）技术，实现了无氟材料的制备。超疏水一步法织物。该材料即使在极端环境下也表现出优异的机械稳定性，为下一代防水织物的开发开辟了新途径。
本研究的仿生灵感和MARS改造过程。照片提供：研究团队。
据介绍，户外、防护、工业等诸多领域都迫切需要具有稳定防水性能的纤维。然而，依赖纳米粒子和含氟化合物（PFAS）的传统防水涂料在磨损和恶劣环境下容易剥落和变质，并且面临着日益严格的环境监测挑战，难以满足实际应用中高性能和可持续性的需求。
MA技术新开发的RS的灵感来自于已经进化了4亿多年的跳虫。在潮湿、磨损和泥泞的环境中，Collembola 开发了专门的皮肤成分ng 的微真菌样结构和纳米级突起。这种天然的“防水铠甲”使它们能够在困难的条件下自由移动，甚至跳到水面而不被淋湿。受此启发，研究团队开发了一种共价MARS技术，通过一步过程直接在单股纤维表面构建了一层涂覆有共价连接且有序的无氟烷基的二氧化硅层。
卓越的耐用性和稳定性
与传统的离散颗粒或含氟涂层不同，MARS技术可以与天然和合成纤维基材形成永久的化学键，赋予织物优异的超疏水性能，同时保持织物固有的透气性、色泽和机械弹性。
本研究中单点连续冲击 MARS 织物的示意图。照片提供：研究团队。
为了验证MARS织物的耐用性和稳定性，研究茶m进行了一系列严格、系统的测试，均表现出优异的性能。在防水性能的动态测试中，以每秒2.4米的速度向单点连续施加8万次水滴，织物没有受到损坏。即使当水滴的速度增加到每秒11.6米（相当于飞人跑100米的速度）时，织物仍然完好无损，防水性能也完好无损。即使经过20次标准洗涤周期后，防水等级仍稳定在4.5级，为行业最高标准。
耐极端温度实验表明，MARS织物具有优异的热稳定性。即使是刚烧开的水或从 9 巴压力胶囊咖啡机挤出的咖啡也不会破坏其超疏水状态。即使经过160℃熨烫后，其超疏水性仍然完好无损。即使在极端的影响下，织物的性能仍保持稳定95°C 热水和-196°C 液氮的冷热循环。
在机械耐久性评估中，MARS织物经受住了多维磨损测试。它能承受织物与织物之间80,000次摩擦、磨石与织物之间20,000次摩擦、640公斤沙子落下、每秒4米的冲击速度和20,000次重复应力。超强防水性能并未恶化。模拟日常使用场景的测试进一步证实，涂层和纤维基材极其坚固，8000次刷子磨损和500条胶带测试结果。
具有广泛的应用潜力
研究团队指出，MARS技术将仿生灵感与可扩展的制备工艺相结合，满足了无氟超疏水织物领域的迫切需求。与传统涂层随时间推移而退化的失效模式不同，共价键合 MARS 涂层可抵抗严重磨损、高速流动。耐冲击、蒸气暴露，并且可以承受极端的温度循环。
本研究中可抵抗热咖啡和极端温差的 MARS 织物的示意图。照片提供：研究团队。
MARS技术同时解决了含氟化合物的局限性带来的环境挑战和传统涂料机械脆性的技术瓶颈，为下一代高性能防水织物的开发开辟了新途径。
研究团队表示，最新研发成果在户外运动、医疗健康和工业应用等领域具有广泛的潜在应用，有望加速防水纺织品向兼顾可持续性和高性能的方向进化。 （完）
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