静电纺丝+静电喷雾！川大团队研发仿生超疏水发光材料，水下与-28℃均能应急发光

深海探测、极地科考、灾后搜救等任务中，水下、黑暗、极寒环境下的遇险人员急需可靠的发光求救信号。

传统 LED、无线信标这类电子发光装备短板很明显：依赖电池供电，电量耗尽就失效；进水之后容易损坏，威胁被困人员生命。

被动光致发光面料，不需要电源，是极端环境理想选择。但一直有痛点！遇水、结冰、摩擦磨损，发光颗粒容易流失或者发光淬灭。限制了实际救援装备落地应用。

研发可以耐水洗、耐磨损、抗结冰，同时水下也可以稳定发光的无源发光织物，成为智能防护纺织领域亟待攻克的关键课题。

大自然给四川大学杨璐铭副教授研究团队带来重要启发：深海维多利亚水母依靠一层透明坚韧表皮，既锁住体内发光蛋白不外泄，又阻挡海水侵入，同时光线可以自由穿透，实现在深海稳定发光，四川大学团队借此提出静电纺丝—静电喷雾协同制备策略（EES），构建独特 “骨架—肉体” 层级复合结构发光薄膜（ELF）：

• 骨架部分：通过静电纺丝将混有疏水发光颗粒S—SAO的 TPU 热塑性聚氨酯制备成纳米纤维，充当整体支撑 “骨架”，提供力学支撑与发光来源。
• 肉体防护层：通过静电喷雾，把超疏水二氧化硅气凝胶纳米颗粒（S—SiO₂）均匀沉积在纤维内外，构筑微—纳粗糙结构，形成一层类似水母皮肤的空气缓冲保护层。

研究团队系统优化纺丝配方，确定最优工艺参数：21 wt% TPU 搭配 15 wt% 疏水发光颗粒 S—SAO，平衡纤维成膜质量、颗粒分散性与发光强度；证实二氧化硅涂层几乎不会损害材料发光寿命，做到疏水功能和发光性能兼顾。

基于这套周期性协同工艺，还可以通过静电喷涂环保颜料，直接制备彩色发光薄膜，避开传统染色破坏超疏水性能的弊端；再通过高温加捻工艺，把发光薄膜加工成发光纱线 ELY，最后编织成厘米级的发光织物 ELT，完成从纳米薄膜→纱线→成品织物完整制备链条。

图2.仿生超疏水发光织物 ELT 制备与功能探究

团队完成了完整系统性能表征，材料多项性能实现突破。

经 365 nm 紫外光激发 60 s 后，无论是空气中还是水下黑暗环境，样品肉眼可见持续发光超过 180 s；发光平均寿命约 115 s；水下表面形成镜面气垫，隔绝水体，保护发光层不被淬灭。

3.多元场景功能验证

• 刺绣与加密光信息传输：彩色发光纱线可以用于刺绣，缝制二维码、花纹图案；白天显示一组数字图案，黑暗条件显现隐藏 SOS 求救信号，实现加密光学信息传递。
• 水下警示标识：黑暗水下环境可以持续发光，可用于泳池深浅水域标识。
• 潜水员救援概念验证：将发光织物固定在潜水员模型小腿、头盔位置，黑暗水箱环境下，织物持续发出绿光，便于救援人员快速定位被困潜水员，还可通过头盔发光编号完成身份识别，完成水下救援概念样机演示。

• 应急救援领域：面向极地探险、高山搜救、水下潜水遇险，面料集成在防护服上，遇险情被动发光输出求救信号，不惧怕低温、雨水、冰雪环境，提升遇险人员生存概率。
• 安全穿戴与物联网：拓展可穿戴安全系统，面向低能耗、零电池的人机交互场景；彩色发光纱线的加密显示思路，也为防伪、保密信息标识提供新思路。
• 仿生材料范式：借鉴生物体表防护机制，将静电纺丝-电喷协同技术拓展到多功能织物开发，为水下稳定功能纺织品提供一套可借鉴的完整制备方案。

DOI：10.1002/adfm.79229

本研究核心工艺为静电纺丝-静电喷雾协同（EES），需要设备同时支持静电纺丝、静电喷雾一体化作业，对设备的多工艺兼容、温湿度控制、多喷头协同能力提出很高要求。

• 静电纺丝+静电喷雾一体化：一台设备集成静电纺丝、静电喷雾、超声喷雾、共轭纺丝、纳米纺纱、同轴纺丝、气流纺丝及多针混合纺丝等多种工艺，完美匹配“静电纺丝-静电喷雾交替沉积”的 EES 协同工艺，可直接制备“骨架-肉身”层级复合纳米纤维膜样品。