超疏水導(dǎo)電材料的制備及應(yīng)用研究進展*

柳楊春，徐麗慧，萬 晶，袁小玲，徐 偉

(上海工程技術(shù)大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，上海 201620)

0 引 言

在自然現(xiàn)象中，水滴在荷葉表面呈現(xiàn)出形似球狀的液滴，并且會很快滾落，這種現(xiàn)象被稱為“超疏水性”。從學(xué)術(shù)角度來講，超疏水表面是指靜態(tài)水接觸角>150°、滾動角<10°的表面[1]。荷葉表面的超疏水性歸因于其獨特的納米級乳突結(jié)構(gòu)和蠟質(zhì)低表面能物質(zhì)(如圖1)[2]。由于紡織品具有優(yōu)異的透氣性和柔韌性，近些年來，超疏水材料在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用成為了焦點，可以廣泛應(yīng)用于戶外用品、醫(yī)療防護和工業(yè)用防水布等領(lǐng)域。盡管如此，功能單一的超疏水紡織品逐漸不能滿足于人們的實際需求，多功能性超疏水紡織品應(yīng)運而生，其中超疏水導(dǎo)電材料兼具超疏水性和導(dǎo)電性能，在電磁屏蔽紡織品[3]、可穿戴傳感器[4]和除冰/防冰等領(lǐng)域[5]有著廣泛的應(yīng)用前景。

圖1 荷葉表面的掃描電鏡圖(乳突結(jié)構(gòu)和蠟狀物質(zhì))[2]Fig 1 Scanning electron microscope of the surface of the lotus leaf (papillary structure and waxy substance)[2]

本文首先介紹了超疏水導(dǎo)電材料的基本原理和制備方法，接著闡述了超疏水導(dǎo)電材料的應(yīng)用進展，最后總結(jié)了超疏水導(dǎo)電紡織品研究目前存在的難點以及未來的發(fā)展趨勢。

1 超疏水導(dǎo)電材料的制備原理

通常，表面浸潤性用固體表面與液滴的靜態(tài)接觸角來衡量。靜態(tài)接觸角[6]是指在固、液、氣三相交點處分別作兩條切線，固液交界線與氣液交界線之間的夾角θ。當(dāng)固體表面的θ高于150°，這種表面即為超疏水表面。

對于靜態(tài)接觸角，最早是通過Young’s方程來計算的。Young’s方程[7]認為，當(dāng)氣液兩相不變時，固體表面能降低，接觸角會增加，從而疏水性增強。該方程的提出是基于絕對光滑且化學(xué)均勻的固體表面。然而，現(xiàn)實中并不存在這樣的表面，考慮到真實固體的表面具有一定的粗糙度，Wenzel與 Cassie-Baxter先后對Young’s方程進行了修正，提出了Wenzel模型和Cassie-Baxter模型。Wenzel模型假設(shè)水滴將固體粗糙表面的凹槽填滿時，固體表面被完全潤濕。Wenzel模型[8]認為若疏水材料固體表面的粗糙度增大，會使疏水材料表面的疏水性進一步增加。Cassie-Baxter模型[9]認為水滴在粗糙表面上的接觸實際上是一種固液氣三相復(fù)合接觸，水滴并未將表面完全潤濕，水滴與固體表面之間的接觸有空氣的存在，固體與空氣的接觸面積增大，可以使水滴在固體材料表面的接觸角增大，從而提高疏水性。因此，由Young’s方程、Wenzel模型和Cassie-Baxter模型得知，制備超疏水材料需要同時滿足兩個條件：一個是微觀粗糙結(jié)構(gòu)；另一個是低表面能物質(zhì)。兩者共同作用，才能實現(xiàn)超疏水材料的制備。

目前，常見的應(yīng)用于超疏水導(dǎo)電材料制備的導(dǎo)電物質(zhì)包括石墨烯、碳納米管、聚苯胺、聚吡咯、和銀納米粒子等。根據(jù)能帶理論，石墨烯、碳納米管等碳系材料結(jié)構(gòu)中有許多碳原子的P軌道互相重疊，形成離域大Π鍵，電子可以自由運動，從而顯示出導(dǎo)電性能[10]。有機高分子材料具有易加工、耐腐蝕等特點，被學(xué)術(shù)界廣泛應(yīng)用。聚苯胺作為典型的本征型導(dǎo)電高分子材料，其本身不具有導(dǎo)電性能，經(jīng)質(zhì)子酸摻雜處理后，電子遷移能力降低，形成半導(dǎo)體[11]。根據(jù)金屬鍵理論，Ag、Cu等傳統(tǒng)的導(dǎo)電材料，其金屬原子對價電子的束縛力較弱，部分價電子易脫離金屬原子而形成自由電子，在電場力的作用下定向移動形成電流，因而產(chǎn)生了導(dǎo)電性能[12]。

目前，制備超疏水導(dǎo)電材料主要有兩種思路：第一種是先用導(dǎo)電物質(zhì)修飾基材，使其具有一定的微觀粗糙結(jié)構(gòu)，再添加低表面物質(zhì)改性；第二種是先將導(dǎo)電物質(zhì)與基材進行結(jié)合，再通過添加其他納米粒子等物質(zhì)構(gòu)筑微觀粗糙結(jié)構(gòu)，并結(jié)合低表面能物質(zhì)修飾。因此，構(gòu)建超疏水導(dǎo)電材料表面需要同時滿足三個條件：(1)材料表面具有一定的微觀粗糙度；(2)表面能要低；(3)具備導(dǎo)電物質(zhì)。

2 超疏水導(dǎo)電材料的制備方法

目前，超疏水導(dǎo)電材料主要通過浸涂或噴涂等物理方法獲得。一般主要通過添加導(dǎo)電物質(zhì)構(gòu)造多級微觀粗糙度，并結(jié)合低表面能物質(zhì)修飾，可以實現(xiàn)超疏水與導(dǎo)電性能的結(jié)合。因此，根據(jù)添加的導(dǎo)電物質(zhì)類別的不同，將超疏水導(dǎo)電材料的制備分為三種：(1)添加石墨烯、碳納米管等碳系導(dǎo)電物質(zhì)；(2)利用聚苯胺等本征態(tài)導(dǎo)電聚合物；(3)使用銀納米粒子或銀納米線等銀系導(dǎo)電物質(zhì)。

2.1 碳系超疏水導(dǎo)電材料

目前，常見的碳系導(dǎo)電物質(zhì)有石墨烯、碳納米管以及炭黑等，具有導(dǎo)電性好、化學(xué)穩(wěn)定性高、價格低等優(yōu)點，但也有缺陷，比如分散穩(wěn)定性差、顏色深等[13-15]。因此，這也給超疏水導(dǎo)電材料的應(yīng)用帶來了一定的局限性。其中，碳納米管的應(yīng)用最為常見。

Luo等[16]制備了由多壁碳納米管(MWCNT)和溶劑型聚氨酯(PU)組成的納米復(fù)合涂層。首先，用正十八烷基胺(ODA)對MWCNT進行功能化修飾，再將得到的MWCNTs-ODA材料與聚氨酯結(jié)合，得到PU/MWCNTs-ODA納米復(fù)合涂層。其中，MWCNT形成了微-納米級的表面粗糙度，ODA降低了復(fù)合涂料的低表面能。結(jié)果表明：多壁碳納米管的含量在很大程度上影響著復(fù)合涂層的微觀形貌，進而影響其超疏水性。當(dāng)MWCNT含量為30%(質(zhì)量分數(shù))時，該涂層具有(159.8±2°)的高接觸角和小于3°的低滾動角，電阻值為(2.4±0.1)kΩ/sq。該復(fù)合涂層經(jīng)40次砂紙磨損循環(huán)后，仍然保留出色的水接觸角和電阻值，具備優(yōu)異的耐磨性能。

Yao等[17]通過噴涂法制備了MWCNTs/SiO2納米復(fù)合涂層，該涂層呈現(xiàn)出透明狀。選用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)為基材，將SiO2顆粒和氟化MWCNTs復(fù)合溶液噴涂在PET基材上，制備出了MWCNTs/SiO2納米復(fù)合涂層。其中，SiO2顆粒和氟化MWCNTs同時構(gòu)筑了復(fù)合表面的微觀粗糙結(jié)構(gòu)及低表面能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，納米復(fù)合涂層的表面形態(tài)、疏水性、透明度和電導(dǎo)率強烈依賴于MWCNT濃度。隨著MWCNT濃度的增加，疏水性先增大然后減小，并且透光率和涂層電阻減小。其中，具有0.2%(質(zhì)量分數(shù))MWCNT的納米復(fù)合涂層表現(xiàn)出最佳的超疏水性(CA為156.7°)、良好的透明性(透射率為95.7%)以及較高的電導(dǎo)率(電阻值為3.2 kΩ/sq)。

Han等[18]以多壁碳納米管(MWCNT)作為導(dǎo)電填料并將其附著在表面形成微觀粗糙度，以聚二甲基硅氧烷-聚乙二醇(PDMS-PEG)共聚物作為低表面能物質(zhì)，通過離心混合處理制備出了超疏水導(dǎo)電涂層液，并將其涂覆在帶有不同圖案的基材上。在制備的超疏水導(dǎo)電聚酰亞胺膜上，當(dāng)PDMS-PEG共聚物含量達到25%(質(zhì)量分數(shù))時，水接觸角>150°，電導(dǎo)率在1 000 S/m以上。隨著PDMS-PEG含量的增加，水接觸角逐漸增加，電導(dǎo)率有所降低(如圖2(a))。經(jīng)歷20次膠帶測試后，水接觸角沒有改變，但由于少量的MWCNT從表面脫落，其電阻值有少許增加(如圖2(b))，表現(xiàn)出良好的耐久性能。

炭黑(如科琴黑)也可用于制備超疏水導(dǎo)電材料。Cai等[19]制備了科琴黑(KB)-氣相生長的碳纖維(VGCF)/聚丙烯(PP)塊狀復(fù)合超疏水導(dǎo)電填料。當(dāng)33.3%(質(zhì)量分數(shù))的KB與VGCF的比例為4∶1時，其靜態(tài)水接觸角約為167.5°、滾動角低于1°，且體積電阻率約為0.8 Ω·cm。該材料在酸堿溶液中，水接觸角幾乎不變，表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性能和穩(wěn)定性能。另外，該填料對環(huán)境友好，是目前該領(lǐng)域研究的發(fā)展趨勢之一。

除了碳納米管和科琴黑，也有研究報道將石墨烯應(yīng)用于超疏水導(dǎo)電材料的制備。Paul等[20]利用氟硅烷對石墨烯納米片進行改性，并通過丙烯酸單體的溶液聚合合成疏水性有機硅氧烷-丙烯酸樹脂，然后通過噴涂將其涂覆到鋁基板上。結(jié)果表明：在低滾動角(≤7°)的情況下，添加改性石墨烯可提高表面電導(dǎo)率(≥2 μS/cm)和水接觸角(≥152°)。該涂層表現(xiàn)出良好的抗污性能，為油水分離提供了廣泛的應(yīng)用前景。

圖2 (a)超疏水導(dǎo)電聚酰亞胺膜水接觸角和電導(dǎo)率隨PDMS-PEG含量的變化；(b)超疏水導(dǎo)電聚酰亞胺膜耐磨性能測試(膠帶測試)[18]Fig 2 Effect of PDMS-PEG on water contact angle and electrical conductivity of the superhydrophobic conductive polyimide film and wear resistance test of superhydrophobic conductive polyimide film (tape test)[18]

2.2 本征態(tài)超疏水導(dǎo)電材料

本征態(tài)導(dǎo)電聚合物主要包括聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩等。聚苯胺價格低廉、聚合方法簡便、穩(wěn)定性良好，但溶解性和耐堿性差。聚吡咯易成膜、穩(wěn)定性好，但單一的聚吡咯密度小、不溶于水，導(dǎo)致其不能與反應(yīng)物完全反應(yīng)，影響其性能。聚噻吩可加工性能良好，但穩(wěn)定性差[21]。其中，聚苯胺和聚吡咯應(yīng)用較多，其本身是絕緣體，但經(jīng)摻雜后電導(dǎo)率可提高十幾個數(shù)量級[22]。

Yuan等[23]通過原位聚合法制備了電活性聚苯胺/羧化碳納米纖維(PANI/CNF)納米復(fù)合材料，并將其摻入超疏水涂層中。其中，使用聚苯硫醚(PPS)和乙烯四氟乙烯(ETFE)作為成膜材料。當(dāng)復(fù)合涂層中的ETFE達到40%(質(zhì)量分數(shù))時，水接觸角為160°。在3.5%(質(zhì)量分數(shù))的NaCl溶液中，該涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的耐電化學(xué)腐蝕性能，主要歸因于電活性PANI/CNF的鈍化效果。

Lee等[24]通過聚吡咯來賦予聚酯織物導(dǎo)電性，并且使用全氟癸基三乙氧基硅烷來構(gòu)筑超疏水表面以提高導(dǎo)電織物的耐久性和實用性。通過堿的水解實現(xiàn)超疏水性所必需的納米級粗糙度。測量結(jié)果表明，靜態(tài)水接觸角為154.8°，滾動角為5.0°，其表面電阻率為0.87 kΩ/sq。該聚酯織物表現(xiàn)出良好的透氣性和對各種液體的功能耐久性。Tan等[25]通過簡單的一步法合成了具有納米結(jié)構(gòu)的聚吡咯-聚多巴胺(PPy-PDA)薄膜，其中以十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)為摻雜劑，當(dāng)聚多巴胺含量為8%(質(zhì)量分數(shù))時，水接觸角為151°，電導(dǎo)率為0.66 S/cm，表現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)電性。另外，與PPy膜相比，所得PPy-PDA納米膜的電導(dǎo)率提高了3倍。這種簡便快速的合成方法為PPy-PDA復(fù)合膜用作電極改性材料提供了可能性。

聚噻吩也可用于制備超疏水導(dǎo)電材料。Zhu等[26]通過將氟代烷基硅烷(POTS)化學(xué)氣相沉積到聚-3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)膜上來制備自修復(fù)的導(dǎo)電超疏水涂層。該涂層具有較低的電阻率3.2×10-4Ω·m，且水接觸角>156°，滾動角<10°。

2.3 銀系等超疏水導(dǎo)電材料

Ag被認為是化學(xué)元素中導(dǎo)電性能較好的金屬。一般用于超疏水導(dǎo)電的有銀納米顆粒和銀納米線等，不僅提供了優(yōu)異的導(dǎo)電性，還有利于微-納米結(jié)構(gòu)粗糙表面的構(gòu)建。除了Ag之外，還有Cu、Au等也可用于導(dǎo)電材料的制備。

Su等[27]將十八烷硫醇基改性的銀納米顆粒(M-AgNPs)作為導(dǎo)電物質(zhì)，將其嵌入到聚苯乙烯(SEBS)中，協(xié)同松弛結(jié)構(gòu)的天然橡膠(NR)底物構(gòu)造了粗糙結(jié)構(gòu)，制備過程如圖3。制備得到的涂層的水接觸角>160°，電阻約為10 Ω，表現(xiàn)出良好的超疏水性和導(dǎo)電性能。該涂層對熱和強酸/堿以及機械力具有優(yōu)異的耐久性，包括液滴沖擊、捏合、扭轉(zhuǎn)以及反復(fù)拉伸。當(dāng)拉伸循環(huán)次數(shù)增至500次時，仍保留超疏水性，具備優(yōu)異的穩(wěn)定性和可利用性，在可穿戴電子傳感器，柔性蓄電裝置和耐腐蝕電路等新興應(yīng)用領(lǐng)域中具有巨大潛力。

圖3 利用M-AgNPs和SEBS使用噴涂法在NR上制備超疏水涂層[27]Fig 3 Preparation of superhydrophobic coating on NR by spraying M-AgNPs and SEBS[27]

Liao等[28]通過簡單的浸漬-熱固化方法制備了超疏水導(dǎo)電性聚二甲基硅氧烷@銀納米線(PDMS@AgNWs)棉織物。由于AgNWs的粗糙結(jié)構(gòu)和低表面能PDMS的結(jié)合，制備的棉織物表現(xiàn)出超疏水性，水接觸角為156°，并且油水混合物的分離效率高達到95.6%。

3 超疏水導(dǎo)電材料的應(yīng)用

超疏水導(dǎo)電材料兼具優(yōu)異的超疏水性和導(dǎo)電性能，具有類似荷葉優(yōu)異的自清潔特性，可達到自清潔、防水、抗污、防粘附、防腐蝕等效果，有效延長材料的使用壽命，在紡織領(lǐng)域有著廣泛而又良好的應(yīng)用前景。比如，電磁屏蔽紡織品和可穿戴傳感器等。

3.1 電磁屏蔽紡織品

隨著科技的進步，電子設(shè)備的使用越來越廣泛，電磁波對附近的電子設(shè)備造成一定的干擾，嚴重威脅人們的健康。導(dǎo)電物質(zhì)中的自由電子可以和電磁波的頻率形成諧振，吸收和反射同時進行。因此，柔性超疏水導(dǎo)電紡織品具有優(yōu)異的電磁屏蔽特性，可以在一定程度上解決這些問題，還具有自清潔、防水、抗污等特性。以纖維材料為基質(zhì)的超疏水電磁屏蔽紡織品，既具有超疏水電磁屏蔽協(xié)同性，又具有基質(zhì)柔軟、輕質(zhì)透氣、耐彎曲耐折疊、制備方法可控、環(huán)境適應(yīng)性強等紡織品基本特性，吸引了越來越多的學(xué)者關(guān)注，可應(yīng)用于電磁輻射防護服、家居服、紡織墻布、建筑裝飾性布簾和各種精密電子儀器的屏蔽保護套[29]等。

Jia等[30]以銀納米線(AgNW)作為導(dǎo)電層，以碳納米管(CNT)、聚四氟乙烯(PTFE)納米顆粒和氟丙烯酸聚合物(Capstone ST-110)作為超疏水層(CPC)，制備了具有電磁屏蔽效能的超疏水性滌綸-氨綸混紡紡織品。涂覆密度分別為1、2、3和4 mg/cm2的超疏水導(dǎo)電混紡紡織品(CPC-AgNW/紡織品)分別用CPC-Ⅰ，CPC-Ⅱ，CPC-Ⅲ和CPC-Ⅳ表示。結(jié)果表明，隨著涂覆密度的增加，其電導(dǎo)率逐漸增至500 S/m以上；當(dāng)涂覆密度最大時，表現(xiàn)出超疏水性(圖4a)；電磁屏蔽性能也依次變大，高達51.5dB，遠超過商用標準20 dB(圖4(b))。經(jīng)歷5 000次拉伸-循環(huán)釋放和100次玻璃測試后，紡織品仍保持150°以上的水接觸角和較高的電磁屏蔽效能。在不同有機溶劑和強酸強堿中浸泡10 h后，水接觸角沒有改變，電磁屏蔽性能只有小范圍的降低趨勢，表現(xiàn)出超強的耐久性。

圖4 (a)純紡織品、AgNW/紡織品以及超疏水導(dǎo)電混紡紡織品的水接觸角和電導(dǎo)率[30]；(b)AgNW/紡織品和超疏水導(dǎo)電混紡紡織品的電磁屏蔽值[30]Fig 4 Water contact angle and conductivity of textile, AgNW/textile and CPC-AgNW/textile (CPC- CPC-Ⅰ, CPC-Ⅱ, CPC-Ⅲ, CPC-Ⅳ) and EMI SE of AgNW/textile and CPC-AgNW/textile [30]

Gao等[31]提出了一種簡便的方法，用于制備同時具有電磁屏蔽、超疏水性和高導(dǎo)電性的柔性復(fù)合織物。首先，將聚多巴胺(PDA)裝飾在織物表面上，PDA中的官能團可以促進Ag前體的吸附。在用含氟分子進一步處理后，導(dǎo)電聚酯織物即表現(xiàn)出超疏水性能。測試了該復(fù)合織物的平均屏蔽效能(SE)和每單位密度的屏蔽效能(SSE)，在8.2～12.4 GHz的頻率下分別可以達到48.2和209.56dB，甚至在屏蔽結(jié)束后還可以保持。另外，該復(fù)合織物經(jīng)過周期性的磨損和彎曲測試后，仍表現(xiàn)出優(yōu)異的電磁屏蔽性能，為其作為電磁屏蔽材料提供了一定的可靠性。

Luo等[32]通過將銀納米顆粒裝飾到經(jīng)等離子體處理的聚丙烯(PP)織物上，然后多次噴涂，制備出具有優(yōu)異電光熱效應(yīng)和電磁干擾屏蔽(EMI)性能的織物。然后，將Fe3O4納米顆粒/聚二甲基硅氧烷(PDMS)的混合物涂覆在該織物上，獲得的復(fù)合織物具有高導(dǎo)電性(高達108.8 S/cm)，并且在X波段的EMI屏蔽效能(SE)可以達到56.1 dB，其中入射電磁波可占30%。另外，織物復(fù)合材料還表現(xiàn)出對電子和光的多種響應(yīng)特性，稱為電光熱效應(yīng)，可以在機械變形和寒冷環(huán)境中保持這種特性。該項研究成果為多功能可穿戴電子設(shè)備研究開辟了一條新途徑。

3.2 可穿戴傳感器

可穿戴傳感器在眾多領(lǐng)域中都發(fā)揮著重要作用，然而，大多數(shù)對水敏感并且容易被水侵蝕，導(dǎo)致嚴重的信號失真，限制其應(yīng)用，開發(fā)超疏水性的傳感器就具有了現(xiàn)實意義。由于紡織品具有柔軟可變形的特點，將傳感器嵌入紡織品中，可制備出可穿戴智能紡織服裝，用于監(jiān)測人體關(guān)節(jié)活動、心臟脈搏的跳動等，具有廣泛的應(yīng)用前景。

Zheng等[33]通過組裝羧化和胺化的多壁碳納米管并用聚二甲基硅氧烷改性，制成了超疏水導(dǎo)電棉織物。該棉織物具有超疏水性水接觸角為162°，電阻值約為8.57 kΩ/cm?；趯?dǎo)電織物的壓力傳感器在人體運動檢測中表現(xiàn)出穩(wěn)定而規(guī)則的響應(yīng)，包括手指彎曲，腕部運動，步行(如圖5)。隨著彎曲角度的增加，信號變得更強。由于織物具有出色的防水性，當(dāng)在傳感器上滴水時，傳感器電阻值幾乎保持不變，進一步表明了基于織物的壓力傳感器即使在潮濕條件下也可以工作。

圖5 (a～c)超疏水導(dǎo)電棉織物傳感器分別針對手指運動、腕部運動和步行的反應(yīng)[30]Fig 5 (a-c) Superhydrophobic conductive cotton fabric sensor response to finger movement, wrist movement and walking [30]

Wu等[34]制備了一種用于壓力傳感器的超疏水導(dǎo)電氣凝膠，用1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(FAS)對還原石墨烯@碳納米管/殼聚糖(F-rGO@ CNTs/CS)進行改性處理。由于碳納米管和多孔構(gòu)成的粗糙結(jié)構(gòu)以及FAS的低表面能，該傳感器具有超疏水性，水滴接觸角達到154°，即使在壓縮過程中也表現(xiàn)出優(yōu)異的超疏水性。得益于氣凝膠的多孔結(jié)構(gòu)以及CNT和rGO的協(xié)同作用，氣凝膠傳感器實現(xiàn)了高靈敏度和快速響應(yīng)。在經(jīng)過1 000次裝卸循環(huán)后，傳感器仍保持穩(wěn)定的電阻響應(yīng)。另外，該傳感器已成功應(yīng)用于從小規(guī)模肌肉運動到大規(guī)模人體運動的人類行為檢測，為可穿戴傳感器開辟了新的道路。

Lin等[35]通過將經(jīng)酸修飾的碳納米管(ACNT)，銀納米顆粒(AgNPs)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)依次沉積到彈性熱塑性聚氨酯(TPU)上，制備出了具有超疏水導(dǎo)電性能的多功能納米纖維表面(CNC)。ACNT，AgNPs和PDMS的引入顯著提高了該表面的楊氏模量和拉伸強度，同時保持了TPU納米纖維膜的超彈性。該多功能CNC具有高電導(dǎo)率(高達3 031.5 S/m)，基于CNC的應(yīng)變傳感器具有1.04×105的超大應(yīng)變系數(shù)(應(yīng)變范圍為20%至70%)。由于具有很高的靈敏度，即使在腐蝕性條件下，該傳感器也可以用于監(jiān)視和區(qū)分各種人體運動，包括人體的大而細微的關(guān)節(jié)運動，可用于防水可穿戴電子設(shè)備。

3.3 除冰/防冰領(lǐng)域

超疏水表面的低黏附性可以降低冰雪與材料表面的附著力，利用碳納米管等導(dǎo)電物質(zhì)的光熱效果和電熱效應(yīng)，超疏水導(dǎo)電材料能進一步加速冰雪的融化，有效實現(xiàn)除冰/防冰效果。Jiang等[36]通過簡單的噴涂方法制備了具有光熱除冰和被動防冰性能的超疏水SiC/CNTs涂料。結(jié)果表明，微納米結(jié)構(gòu)與峰狀SiC微觀結(jié)構(gòu)和絨毛狀CNTs納米結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使涂層表面具備超疏水，水接觸角高達161°，滾動角低至2°。利用CNT的光熱效應(yīng)，在近紅外光(808 nm)照射下，涂層表面溫度迅速升高，熱量通過高導(dǎo)熱的CNT快速傳遞到周圍環(huán)境，融化冰材料表面上的冰，然后向外擴散。這種具有光熱除冰和被動防冰性能的超疏水表面可用于紡織品的功能整理中。

4 結(jié) 語

目前，超疏水導(dǎo)電領(lǐng)域有了較多的研究，兼具超疏水性和導(dǎo)電性能使其在紡織領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。紡織品具有柔軟可變形、透氣性良好等優(yōu)點，超疏水導(dǎo)電材料與紡織品結(jié)合為電磁屏蔽紡織品和可穿戴傳感器提供了極大的可能性。然而，大多研究都是通過浸涂或噴涂方法制備超疏水導(dǎo)電材料。合理選擇導(dǎo)電物質(zhì)、低表面能物質(zhì)等對制備超疏水導(dǎo)電材料尤為關(guān)鍵。對于導(dǎo)電物質(zhì)，碳納米管在超疏水導(dǎo)電材料的制備中較為常見，材料選擇上有一定的局限性，且碳納米管等材料價格昂貴。低表面能物質(zhì)常用含氟材料，但其價格昂貴且對人體安全和生態(tài)環(huán)境存在巨大威脅。目前超疏水表面耐久性差、結(jié)構(gòu)易損，使超疏水導(dǎo)電材料的應(yīng)用受到了極大限制，越來越多的學(xué)者傾向于研究耐久性優(yōu)異且可修復(fù)的超疏水導(dǎo)電材料。因此，選材多樣性、成本低廉、材料環(huán)保性以及表面耐久性/可修復(fù)性等是超疏水導(dǎo)電材料研究的主要發(fā)展趨勢。