近年来，随着可穿戴技术、环境建复和生物医学利用的不休发展，将先进职能资料与纺织品结合逐步成为钻研热点。纺织品具备优异的柔韧性、透气性和可扩大性，是梦想的新型智能系统载体。然而，传统纺织品往往不足自清洁、抗冰、抗菌和环境耐受等职能。金属有机框架（MOF）因其可调控的化学职能和超高比表表积，被视为赋能职能化纺织品的潜力资料，但现有MOF-纺织品复合伙料在可扩大性、环境不变性及多职能集成方面仍存在技术挑战。

湖北大学郭志光教授、裴颗副钻研员，武汉纺织大学姜会钰教授及香港中文大学周志文博士合作，利用仿生原位自组装技术成功开发出一种兼具高机械强度和超疏水机能的AgTCNQ-MOF复合织物。该织物仿照神仙掌刺的结构特点，实现了159.2°的水接触角和1.8°的滑动角，并展示出多沉先进职能：高效的油水分离机能（分离效能98.4%，通量18.0 kL·m??·h??）、显著的抗冰成效（冻结肇始功夫由105秒耽搁至685秒）、全谱紫表防护机能（UVA透过率2.5%，UVB透过率2.7%）、高达99.8%的抗菌效能、优异的自清洁能力、杰出的机械柔韧性（经受6000次弯曲循环）和光热转换效能（91.5%）。其超幼带隙（0.47 eV）工程和共价界面锚定战术确保了资料在30次磨损或200幼时紫表照射后仍维持超疏水性，在医疗穿戴、工业过滤和自适应机械人等领域展示出巨大的利用潜力。有关论文以“Bioinspired Ultrasmall-Bandgap MOF-Integrated Superhydrophobic Textiles via In Situ Self-Assembly: Enabling Next-Generation Multifunctional Smart Textiles”为题，颁发在期刊《Advanced  Functional Materials》上。

图1展示了多职能MOF复合织物的设计思路与造备流程。图中示意了超幼带隙AgTCNQ-MOF在织物表表的原位成长过程，以及其通过热振动机造实现光热转换，从而赋予织物油水分离、抗冰、抗菌和自清洁等多沉职能。造备过程蕴含织物的敏化活化、Ag纳米颗粒的沉积，以及AgTCNQ微针结构的原位成长，最终在织物表表形成拥有分级粗糙度的超疏水层。

图1. a) MOF织物的概想设计与多职能柔性个性示意图。b) MOF织物造备流程示意图。

利用扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）、嘎凤叶变换红表光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱等多种技术，对MOF织物的描摹与化学组成进行了系统表征，了局如图2所示。SEM图像显示，Ag纳米颗粒均匀散布在织物表表，AgTCNQ微针结构直径为160~250 nm，长度为25~29 μm；EDS图谱证实了Ag、C、N元素的均匀散布；XPS和FTIR了局验证了Ag?与TCNQ的成功配位；XRD和拉曼光谱进一步确认了晶体结构和电荷转移个性。这些了局批注，无需氟化试剂即可实现本征超疏水机能。

图2. MOF织物的描摹与化学成分表征。a) Ag织物的SEM图像。b) 拥有针状纳米结构的MOF织物SEM图像。c) MOF织物表表的EDS mapping，显示Ag、C、N元素的均匀散布。d) XPS了局。e) FTIR了局。f) XRD了局。g) 拉曼光谱了局。

图3系统钻研了织物在分歧硝酸银和TCNQ浓度下的润湿性变动，优化后实现了159.2°的水接触角和1.8°的滑动角。动态水滴撞击尝试显示，液滴在18毫秒内可齐全反弹，阐发出极低的接触角滞后和杰出的抗冰潜力。该织物还展示出优异的机械不变性（720°旋转、50次喷砂循环）、环境耐久性（露出3个月后仍维持超疏水机能）以及在酸性和中性环境中的不变性，但在碱性或高盐环境中机能有所降落。

图3. MOF织物的润湿机能、机械、物理化学和环境不变性。a) 分歧硝酸银浓度下的接触角。b) 分歧TCNQ浓度下的接触角。c) 最优前提下织物、Ag织物和MOF织物的接触角总结。d) 样品的光学图像，插图为液滴接触角。e) 液滴撞击Ag织物和MOF织物表表的动态过程。f) 720°旋转后的机械不变性。g) 50次喷砂循环测试。h) 3个月环境露出后的不变性。

图4展示了MOF织物的自清洁和防污机能。其分级微纳结构和非粘附表表能有效倾轧有机染料、胶体悬浮液、色素饮料和生物流体，实现全面防污。

图4. 自清洁与防污机能。a) 自清洁过程示意图。b) 水浸后表表空气层的光学图像。c) 原始织物与MOF织物的防湿机能。d) 对泥水、橙汁、牛奶和咖啡的防污阐发。

图5纪录了MOF织物在油水分离中的杰出阐发。其超疏水-超亲油个性使得多种油类（正己烷、正辛烷、甲苯、氯苯）能急剧通过织物，而水被齐全阻隔，分离效能超过98.4%，通量达18 kL·m??·h??，且在20次循环后仍维持高效。其分离机造综合利用了Laplace压力梯度、分子间作使劲（配位键、范德华力、π-π堆叠）和分级孔结构导向的输运蹊径，从而实现了高效分离。

图5. MOF织物的油水分离机能。a) 分离过程照片与物理机造。b–d) 化学与物理分离机造。e,f) 分离效能与可沉复使用性评估。g) 正己烷从水中去除的过程图像。

图6钻研了织物在低温高湿环境下的抗冰机能。在分歧温度（－10℃，－20℃，－30℃）和湿度（40%，80% RH）前提下，MOF织物显著延长了冰核形成功夫，并降低了冰附着强度。经过15次冻融循环，其机能维持率大于80%，展示出在极地环境中利用的潜在价值。

图6. 抗冰机能。a) 延长结冰机造与气象箱装置示意图。b) 液滴在-20℃、40% RH下结冰过程图像。c) 结冰延长功夫总结。d) 冰附着强度对比。e) 15次冻融循环中延长功夫的变动。f) 液滴从Cassie-Baxter态向Wenzel态转变示意图。

图7评估了织物的抗菌机能。通过对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑造圈试验、平板计数和光密度测定，MOF织物阐发出99.99%和99.89%的抗菌效能，其抗菌机造结合了离子开释和接触杀菌双沉作用。

图7. 抗菌机能。a) Ag织物和MOF织物的抗菌机造示意图。b) 抑菌圈了局。c) 琼脂平板照片。d,e) 抗菌效能与光密度值。

图8展示了织物的光热机能。AgTCNQ的超幼带隙（0.47 eV）实现了96.3%的广谱太阳光吸收率和91.5%的光热转换效能。在光照下，织物表表温度迅速上升至80.8℃，能在372秒内齐全消融冰滴，并在原油吸附中阐发出高吸附容量（4.65 g·g??）和急剧吸附速度（2.21 g·min??）。

图8. 光热机能。a) AgTCNQ的光学带隙。b) 太阳光谱吸收率。c) 光照下表表温度变动。d) 红表热成像。e) 冰滴消融过程图像。f) 消融功夫总结。g) 无光照下的原油吸附。h) 光照下的吸附速度与效能。i) 光照下的吸附行为。

图9验证了织物在6000次弯曲循环后的机械柔韧性与职能维持性。接触角、油水分离效能、抗冰功夫和抗菌机能均维持在90%以上，显示出其在动态利用环境中优异的耐久性。

图9. 机械柔韧性机能。a) 自动弯曲装置照片。b) 3.5 mm弯曲半径特写。c) 6000次弯曲后接触角变动。d) 油水分离通量与效能。e) 3000次弯曲后的抗冰功夫。f) 弯曲后的抗菌效能。

钻研人员通过仿生设计、原位自组装和超幼带隙工程，成功将多职能集成到单一纺织品中，实现了超疏水、抗冰、抗菌、光热转换和油水分离的高度协同。该技术不仅解决了传统MOF-纺织品在不变性、可扩大性和多职能集成方面的瓶颈，还为下一代智能纺织品在极端环境下的现实利用提供了可行规划。

起源：高分子科学前沿