自清潔紡織品技術(shù)是基于荷葉自潔作用原理，使紡織品具備與荷葉相似的自清潔效應(yīng)，可有效防止生活中意外沾污，其核心技術(shù)在于具有“三防”功能的同時，毫不影響面料本身的吸濕透氣性。自清潔功能紡織品的開發(fā)，不僅可緩解洗滌帶來的環(huán)境和能源問題，還能有效屏蔽和消解如細(xì)菌、病毒、殺蟲劑、污漬等各種各樣的環(huán)境污染物，避免這些污染物通過皮膚或呼吸道對人體造成傷害，可廣泛應(yīng)用于日常服裝、生化防護(hù)服、醫(yī)療保健、環(huán)境、農(nóng)場、軍事等領(lǐng)域。獲得自清潔功能的途徑主要包括兩類：一是形成超疏水化表面，二是形成光催化表面。

　　超疏水化表面技術(shù)

　　根據(jù)表面動態(tài)潤濕原理，超疏水化表面水滴在運動狀態(tài)下處于Cassie態(tài)。Cassie態(tài)下，在表面張力作用下，水滴形狀接近于圓球體，水滴在超疏水表面上的運動行為類似于球體的滾動。此時，當(dāng)疏水化表面雜質(zhì)的尺寸小于水滴圓球的尺寸時，水滴對雜質(zhì)顆粒的粘附作用(表面張力)遠(yuǎn)大于疏水化表面對該雜質(zhì)的粘附作用，于是可以將雜質(zhì)吸附于水滴表面并逐漸將其包裹在水滴內(nèi)部，雜質(zhì)顆粒將在水滴內(nèi)部并隨水滴的運動一起運動，從而實現(xiàn)雜質(zhì)的清除。

　　基于仿生學(xué)原理構(gòu)建材料表面結(jié)構(gòu)，獲得仿生自清潔表面是自清潔功能紡織品制備的主要方法。許多動植物(如荷葉、水稻葉和蝴蝶翅膀)具有超疏水和自清潔效果，利用荷葉或花瓣作為模板進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)制，得到反(類)荷葉或花瓣表面結(jié)構(gòu)的聚合物薄膜具有良好的自清潔效果。研究顯示，利用碳納米管(CNT)沉積在棉織物上形成粗糙表面產(chǎn)生“荷葉效應(yīng)”，可達(dá)到超疏水目的。

蝴蝶翅膀和水黽足的超疏水結(jié)構(gòu)

另一種超疏水化的方法是使用低表面能的含氟、硅基團的物質(zhì)對表面進(jìn)行修飾或是涂層。如NanoSphere技術(shù)通過對棉和天然纖維混紡織物進(jìn)行氟碳整理獲得拒污、拒水和拒油性能，也可應(yīng)用到蠶絲、羊毛紡織品的拒水整理中。

　　第三，可利用納米技術(shù)對纖維和織物進(jìn)行超疏水化處理。如Mincor TX TT整理技術(shù)模擬荷葉的微觀結(jié)構(gòu)，通過整理工藝將納米粒子嵌入聚合物基質(zhì)中，賦予整理織物耐久的納米結(jié)構(gòu)表面；中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所的研究團隊構(gòu)筑了有多級微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的多壁碳納米管(MWCNT)/熱塑性彈性體(TPE)復(fù)合超疏水智能涂層，該涂層同時兼具了超疏水和優(yōu)異的應(yīng)變感知性能，可有效地抵抗環(huán)境中水、酸液、堿液、汗液等的干擾。

　　多功能智能涂層表面形貌(a、b)，水滴在未處理、堿、酸、紫外處理之后的智能涂層表面的光學(xué)照片(c)以及智能涂層截面的微觀形貌(d)

光催化表面處理技術(shù)

　　基于光催化原理的自清潔表面技術(shù)是一項利用新型復(fù)合納米高科技功能材料的技術(shù)，目前使用最多的表面納米材料為納米級TiO2光誘導(dǎo)薄膜。在一定波長的光線照射下，光催化劑納米粒子受激生成電子-空穴對，其中電子具有較強的還原性，相反空穴具有氧化性。因此光催化劑納米粒子在光線輻射下具備極強的氧化-還原作用，可以對許多難降解的有機物進(jìn)行分解，將光催化劑表面的各種污染物摧毀，同時達(dá)到抑制細(xì)菌生長和病毒活性的能力，達(dá)到自清潔的目的。

1997年，Nature上首次報道了納米TiO2薄膜的雙親性原理，開辟了TiO2在自清潔領(lǐng)域的應(yīng)用。此后，在有機高分子纖維自清潔方面的研究成果也層出不窮。香港理工大學(xué)以及澳大利亞的研究顯示，在滌綸及棉纖維織物表面制備出銳鈦礦型納米TiO2薄膜，該技術(shù)整理后的棉織物，光催化氧化后可降解表面的污漬，如紅酒漬等；美國海軍實驗室分子生物學(xué)工程中心通過向薄膜中添加有效降解化學(xué)毒素的酶，控制薄膜層厚度為500nm，再將該薄膜整理到紡織品上，使用過程中添加到膜層中的酶可迅速中和毒素，且無有害物殘留，可應(yīng)用于軍用、民用的防護(hù)服整理；墨爾本皇家理工大學(xué)的研究人員在 棉紗線上沉積3D銅和銀納米結(jié)構(gòu)，然后將其編織成織物，當(dāng)該織物暴露在光線下時，納米結(jié)構(gòu)吸收能量使金屬原子中的電子被激發(fā)，進(jìn)而分解織物表面的污垢，在大約6min內(nèi)實現(xiàn)自清潔。

　　微金屬表面結(jié)構(gòu)

　　具有自清潔性能的纖維和織物在日常生活和工業(yè)中有著非常廣泛的應(yīng)用前景，但自清潔纖維和織物的研究現(xiàn)狀表明，尚有許多關(guān)鍵問題有待進(jìn)一步研發(fā)。比如超疏水自清潔表面制備方法大多需要復(fù)雜的設(shè)計、精細(xì)的控制技術(shù)或價格昂貴的氟硅化合物；光催化自清潔表面技術(shù)存在無機TiO2 顆粒與纖維結(jié)合的牢度不夠、易脫落，影響纖維手感以及難以在纖維表面均勻分散等問題。因此，要開發(fā)出適用于纖維材料且高性能化、低成本化的自清潔方法還需要新的思路。