阻燃、导电、抗紫外线的多功能纤维素织物有望用于下一代可穿戴柔性传感器，因此迫切需要开发新型涂层系统，改善纤维素织物的自然性能，赋予其更多的功能性。本研究通过一盆浸渍法在棉花/莱赛尔纤维混纺织物(C/L)上构建了由碳化钛(Ti₃C₂T_x MXene)、沸石型咪唑盐骨架-8 (ZIF-8)和磷腈氯三聚体(PPZ)组成的二维-三维异型结构多功能涂层。简而言之，ZIF-8包封系统是在C/L通过氢键与MXene结合后在MXene上原位生长的。得到的最优样品为MXene@ZIF-8@PPZ-C/L，具有阻燃性、人体运动检测和抗紫外线性。与未处理的C/L相比，MXene@ZIF-8@PPZ-C/L的极限氧指数值高达30.8%，峰值放热率和总放热值分别降低了65.7%和15.8%。而导电率为26 26.8 s/m的MXene@ZIF-8@PPZ-C/L则能够稳定连续地感知人体运动。此外，MXene@ZIF-8@PPZ-C/L也表现出较高的紫外线防护系数。总之，本研究为新一代多功能柔性可穿戴智能面料的制备提供了一种简单的方法。

 
图1. MXene@ZIF-8@PPZ-C/L的制备。

 
图2. 未处理和处理织物的FTIR光谱，以及相关的SEM图片。

 
图3. 未处理和处理织物的TG (a)和DTG曲线(b)。

 
图4. 垂直燃烧试验中未处理(a, a1)和处理(a, a2)织物的数码照片;未处理和处理织物的LOI值(b)。

 
图5. 未处理和处理织物的HRR (a)、THR (b)、Mass (c)、SPR (d)、TSP (e)和COP (f)曲线。

 
图6. 未处理和处理织物在特定波数下的吸收强度。

 
图7锥热试验前后C/L (a)和MXene@ZIF-8@PPZ-C/L (b)的数字照片;燃烧后C/L (C, c1)和MXene@ZIF- 8@PPZ-C/L (C, c2)的SEM图像;MXene@ZIF-8@PPZ-C/L: P2p (d)， Ti2p (e)和Zn2p (f)的残留物的高分辨率XPS光谱。

 
图8。MXene@ZIF-8@PPZ-C/L可能的阻燃机制。

 
图9 所有经处理织物的导电性(a);不同弯曲角度下的电阻变化曲线(b);0 ~ 90°重复弯曲时的阻力变化(c);重复握拳的阻力变化(d);MXene@ZIF-8@PPZ-C/L (e)可能的体感机制。

 
图10。本研究与近期文献UPF值的比较(a);MXene@ZIF-8@PPZ-C/L可能的抗紫外线机制(b)。
 
      相关科研成果天津工业大学材料科学与工程学院Xiaohui Liu等人于2023年发表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145859）上。原文：Multifunctional 2D-3D heterogeneous MXene@ZIF-8 coated cotton/lyocell blended fabrics for fire protection, motion detection and UV-resistance。
      原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145859

转自《石墨烯研究》公众号