元素百科介绍了中国科学院研究团队在功能棉织物研究方面取得的一系列进展。棉花是世界上最丰富的生物材料之一，也是新疆最重要的经济作物。棉纱织物具有吸湿性好、透气性好、柔软保暖等优点，广泛应用于纺织、卫生等领域。然而，棉纤维本身的吸水性和耐环境因素（如微生物、阳光等）的缺点限制了材料的高端应用。棉织物的应用主要局限于服装、纺织品等领域，织物产品的附加值较低。有望通过对织物进行改性处理，给棉纱织物更多的功能，提高材料的附加值。
功能棉纱织物的研究
近日，中国科学院新疆物理化学技术研究所环境科学与技术研究办公室马鹏程带领其聚合物复合材料团队在功能棉织物研究领域取得了一系列新进展。研究人员以商业棉为原料，通过简单的辊压法在棉表面涂上聚合物共聚物，使棉材料对pH值和温度有双重反应：当pH值 当pH值为4.0~8.0时，水溶液通过棉布的流通量随pH值的增加而减少；当pH值为4.0~8.0时 当值大于8.0时， 随着pH值的增加，通过棉布的溶液流通量增加。研究人员对上述过程进行了详细的研究，发现溶液中的离子强度可以改变涂在棉纤维表面的共聚物颗粒的粒径，从而使棉对水分子产生“化学开关”效应。对辛烷、花生油、原油等油滴的水下接触角大于160°；室温下以响应性棉为滤膜，水流量为0.027 mL/cm2•s，在油田采出液温(50℃)下，水流量为0.40 mL/cm2•s。以响应棉为膜材料，通过过滤方法可以直接实现原油水混合物的高效快速分离。混合物中的油含量对分离过程中过滤液的循环量影响不大。该材料可用于油田产生的油水分离过程。相关研究结果发表在复合材料通信中(Composites Communications)上。
在此研究的基础上，研究人员对新疆房地产棉纤维进行了深入研究，发现单棉纤维表面有一层蜡结构，使单纤维具有疏水效果，成品棉织物由于孔结构丰富，通道多，水可通过毛细管现象扩散，使材料整体性能为亲水效果。通过对单棉纤维表面形状和官能组的精细调节，研究人员实现了类似鱼皮的仿生结构，并赋予了材料超亲水性能：核心吸力试验结果表明，经纬方向水的平均核心吸力率超过5 mm/min，在相同的试验条件下，未处理的棉纱织物远高于未处理的棉纱织物（<0.5 mm/min），这一结果也表明，棉纱织物的透湿性得到了显著提高。超亲水棉纱织物制成的滤袋可用于油水混合物的选择性分离：水可快速过滤，油可留在滤袋中。该材料具有优异的抗油滴污染/堵塞性能和自清洁效果。含分散油和乳化油的油水混合物可通过过过滤法分离。相关结果发表在《先进材料界面》中 (Advanced Materials Interfaces) 上。
功能性棉纱织物抗菌性强
针对棉纱织物抗菌性能差、紫外线易降解等不足，研究人员通过喷涂将聚合物纳米复合材料引入棉纱织物表面，处理后的织物对大肠杆菌的抗菌率达到99%以上，同时还具有增强机械性能、疏水、亲油等多功能性能。棉纱织物对紫外线的阻隔率接近100%，紫外线防护系数超过40%，符合纺织品防紫外线相关国家标准。相关机制研究表明，棉纱织物的多功能性源于纳米材料表面能量、粗糙度和纳米颗粒等离子体共振形成的协同效应。《复合材料科学与技术》发表了相关研究结果（Composites Science and Technology）上。
上述研究工作已获得国家“千人计划”、中国科学院精细化工产业化联盟等项目支持。一些材料已经实现了大规模生产，并在不久的将来获得了商业订单。预计该材料将在原油开采加工、含油污水处理、抗菌材料、餐饮废物回收、天然产品提取分离、室内空气净化等领域取得应用突破。
