随着现代红外探测系统的发展，军事目标暴露的可能性越来越大，这对军事目标的隐身构成了巨大的威胁。因此，研究具有红外隐身功能的织物迫在眉睫。在防护材料领域，红外隐身材料可以降低其红外发射率，使其红外辐射与背景相似，有效降低军事目标暴露的可能性。但在军事实际应用中，必须考虑一些特殊的应用场景。例如，在战场上，当士兵受伤时，穿着的防护服应该是抗菌的，以防止伤口感染。在丛林、沼泽等野外环境中，需要防水，以抵抗潮湿环境的入侵。迄今为止，大多数报道的红外隐身面料只有一种红外隐身功能，不能满足军用服装的性能要求。因此，多功能防护服的开发具有广阔的应用前景，但具有极大的挑战性。
近日，吉林大学化学学院王策教授课题组在《ACS Applied Nano Materials》期刊上发表了题为“Multi–Functional PAN/Al-ZnO/Ag Nanofibers for Infrared Stealth, Self–Cleaning and Antibacterial Applications”的论文。本论文采用静电纺丝法、溶剂热法和化学镀法制备了具有红外保护、抗菌和自清洁三种功能的PAN/Al-ZnO/Ag纳米纤维复合材料(PAN/ZAO/Ag)。ZAO纳米片与Ag纳米颗粒直接接触形成肖特基结，增加载流子浓度，使材料具有等离子体共振吸收近红外光的特性。在8-14 μm的热红外成像波段，材料的红外发射率低至0.39，有效遮挡了目标的热辐射。ZAO和Ag纳米粒子具有协同抗菌作用，使材料对大肠杆菌的抗菌效率达到100%，大肠杆菌的生长活性完全丧失。复合ZAO纳米片与Ag纳米颗粒形成的多级结构具有较大的表面粗糙度，因此复合膜也具有疏水性能，最大水接触角为131.5°，可以使表面水滴自由滑动，达到自清洁效果。本实验的发现为处理不同的应用环境下的多功能红外防护材料提供了新思路。
图1.在(a)3-5μm、(b)8-14μm和(c)17-22μm三个大气窗口下，所有纳米纤维膜的红外发射率。(d-j)无纤维空白对照组、P、PZ(EtOH)、PZ(H2O)、PA、PZA(EtOH)、PZA(H2O)的红外热像图。
图2. (a) 进行抗菌试验的空白对照组。(b-e) 被测纳米纤维膜与大肠杆菌孵育24小时后稀释105倍的细菌生长结果：P、PA、PZ (EtOH)、PZ (H2O)。(f-g) 被测细胞膜与大肠杆菌孵育24小时后未经稀释的细菌生长结果：PZA(EtOH)，PZA (H2O)。
图3. (a) P、PZ (EtOH)、PZ (H2O)、PA、PZA(EtOH)、PZA (H2O)的水接触角测试结果。(b) 水滴在PZA (H2O)纳米纤维膜上自由滑动图片。
论文第一作者为吉林大学化学学院硕士研究生王浩和马棫滢，通讯作者为吉林大学化学学院王策教授和吉林大学新能源与环境科学学院李永新副教授。吉林大学化学学院为论文第一完成单位，该研究得到国家自然科学基金和吉林省发展和改革委员会的资助支持。
作者简介
王策，吉林大学化学学院教授，博士生导师。1978年吉林大学化学系高分子专业学士；1982年任吉林省纺织工业设计研究院助理工程师，1986年任德国四大化学公司公派访问学者，1988年任吉林省纺织工业设计研究院工程师，1991年在奥地利维也纳技术大学攻读硕士/博士学位，1995年美国爵硕大学(Drexel Univ.)博士后，1997年任吉林大学化学学院副教授，1999至今任教授，2001至今任博士生导师，2013年任吉林省纳米纤维工程实验室负责人。在2004年获全国第二届新世纪巾帼发明家称号和美国杜邦优秀青年教授奖，2015年获吉林省自然科学奖一等奖，2016年获中国丝鹭终身成就奖；被聘为东南大学等多所大学的客座教授，中国复合材料学会理事和超细纤维复合材料分会主任，中国化学会纳米化学分会委员会委员和女性化学工作者委员会委员，中国科协军民融合联合体指南材料组专家。
李永新，吉林大学新能源与环境学院环境科学系副教授，人才引进学术骨干，唐敖庆青年学者。2012年7月在吉林大学化学学院获得博士学位；2010年10月至2011年10月在美国密西根大学材料科学与工程学院进行交流访问；2012年7月加入中科院长春应化所-电分析化学国家重点实验室工作，2015年12月被聘为副研究员。2019年7月加入吉林大学新能源与环境学院（人才引进学术骨干，唐敖庆青年学者），环境科学系。主要研究方向包括新型环境材料制备；污染物分析与治理新技术等。在Adv Mater, Biosens Bioelectron,等杂志共发表学术论文50余篇，总计被引用1000余次。主持国家自然科学基金面上项目、吉林省科技厅、吉林省发改委等科研项目。获得2018年吉林省自然科学奖二等奖。
原文链接 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.1c03518
