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咖啡一灑，衣物浸透；暴雨突至，濕冷纏身……從日常服飾到戶外裝備，再到工業(yè)防護，人們對“既防水、又耐用、還環(huán)保”的織物材料需求正變得日益迫切。

近日，中國科學院理化技術研究所仿生智能界面科學中心研究團隊受自然界彈尾蟲啟發(fā)，開發(fā)出一種共價鍵構筑的MARS（分子組裝耐用超疏水殼）技術，通過“一步法”實現(xiàn)無氟超疏水織物的制備，使紡織品在極端環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定性能。

來自彈尾蟲的靈感

“傳統(tǒng)防水面料長期面臨著兩大難題，環(huán)保壓力與耐磨性差?！敝袊茖W院理化技術研究所研究員董智超說，當前織物主流防水技術大多依賴兩類路徑：一是含氟類物質（如PFOA、PFAS），二是納米顆粒涂層。前者在日常使用過程中會對人類的健康以及生態(tài)環(huán)境造成潛在威脅，目前正在逐步禁用；而后者容易在摩擦、洗滌過程中脫落，導致性能迅速衰減。

“我們希望能擺脫對含氟化學物質和離散納米顆粒的依賴，用最簡單的方法構建穩(wěn)健超疏水結構，從而真正解決耐久與環(huán)保無法兼顧的行業(yè)痛點。”董智超說，所謂“超疏水”，是指材料表面對水具有極強的排斥能力，水滴幾乎無法鋪展，而是迅速滾落。

這項技術的靈感，來自一種微小卻強悍的生物，彈尾蟲。

在潮濕、泥濘、富含摩擦的土壤環(huán)境中，彈尾蟲經過4億年進化，形成了由微型蘑菇狀結構與納米級脊線構成的特殊表皮。表皮就像天然防沾濕盔甲，使其具備極強的拒水能力，即使在水面也能保持干燥，甚至完成跳躍。

科研人員受到啟發(fā)，如果能在織物纖維表面構建類似的微納結構，并賦予其足夠的穩(wěn)定性，是否就能實現(xiàn)既耐用又高效的防水效果？

開發(fā)出一步法技術

圍繞這一思路，研究團隊開發(fā)出了MARS（分子組裝耐用超疏水殼）一步法技術。

與傳統(tǒng)涂層技術相比，MARS技術的核心差異在于其構建方式。

據研究人員介紹，傳統(tǒng)的噴灑或浸漬工藝，就像是在布料表面刷了一層含有納米顆粒或含氟類物質的涂料。這種涂層僅僅附著在表面，受到摩擦就容易脫落。而MARS技術的區(qū)別在于，它是在纖維表面直接構建了有序的、無氟的二氧化硅殼層。這層殼不是簡單物理堆疊的，而是通過一步法原位反應，在單根紗線纖維表面化學生長出來并緊密排列的。

MARS技術在單根纖維表面形成“共價鍵合”的二氧化硅殼層，這不是簡單附著，而是通過化學鍵與纖維牢固結合，真正成為材料本體的一部分。這種“共價鍵合”的特性，使殼層具備極高的穩(wěn)定性。在此基礎上，通過引入無氟烷基鏈降低表面能，并結合仿生微結構，實現(xiàn)持久的超疏水性能。

在實驗驗證中，MARS織物展現(xiàn)出遠超傳統(tǒng)材料的穩(wěn)定性。董智超說：“例如水滴以高達11.6米/秒的極高速度撞擊，面料依然保持穩(wěn)定的防水性；在2.4米/秒的連續(xù)水滴撞擊8萬次后，面料超疏水性能依舊不減。經過20次標準洗滌后，其防水等級仍能保持在4.5級。由于殼層是通過‘共價鍵合’的，它在機械磨損和復雜的酸堿環(huán)境下，展現(xiàn)出了超出傳統(tǒng)涂層的堅固?！?/p>

除此之外，MARS織物處理是在纖維階段完成的，它可直接應用于天然和合成纖維，在不影響織物原有透氣性、柔韌性和機械強度的前提下，實現(xiàn)持久的無氟防水性能，彌補了日常服飾及高頻洗滌場景中對柔軟透氣與耐久防水的雙重需求。

新一代防水織物

“MARS技術的應用范圍相當廣泛?！倍浅f，“由于它可以在不犧牲織物透氣性和柔韌性的前提下，為天然和合成纖維賦予持久的超疏水性能，因此不僅適用于沖鋒衣、帳篷等傳統(tǒng)戶外裝備，也同樣適用于需要抵御血液和體液飛濺的醫(yī)用防護服，以及具備耐臟污、自清潔特性的家居內飾等領域?！?/p>

此外，MARS涂層可耐受強烈磨損、高速水流沖擊、蒸汽暴露及極端溫度循環(huán)，在柔性可穿戴設備、航空航天防結冰等高精尖領域，它同樣擁有較大應用潛力。

在環(huán)保約束不斷強化、性能需求持續(xù)提升的今天，這種“一步成型”的無氟超疏水織物，不僅回應了現(xiàn)實挑戰(zhàn)，也為未來防水材料的發(fā)展提供了新技術路徑。