超滑材料是近年来新兴的一种仿生表面材料，通过运用不同的方法构建粗糙结构，再注入不同类型的油状液体使其具有超滑性质。超滑材料有着疏水材料良好的表面疏液、自修复、自清洁、防附着等功能，且有着比疏水材料更好的循环利用能力，因此表现出较大的优势和潜在应用价值［1］。聚吡咯（PPy）具有良好的导电性以及环境稳定性，且PPy复合材料具有疏水性［2］。HERMELIN E等人使用一步电化学方法制备出附有PPy涂层的疏水锌电极，制备出的PPy层显示出了十分优越的自清洁防腐性能［3］。MECERREYES D等人利用化学合成法制备了PPy材料，使用氟共掺杂剂制成具有疏水氟化表面的织物，还将PPy选择性沉积到纺织品中，构造出其疏水表面结构，有效提高了PPy材料的疏水性［4］。PPy复合织物可以通过原位聚合法在织物表面生成PPy，通过选用适当溶剂、模板等聚合条件将PPy设计聚合成各种微纳结构［5⁃6］，是理想的制备超滑表面粗糙结构的材料。CHARPENTIER V J T等人在不锈钢基材上覆盖微孔PPy涂层后将低表面能润滑剂氟化油和离子液体注入涂层中，与普通不锈钢相比，在碳酸钙水垢环境中，碳酸钙沉积降低较明显［7］。KIM P K等人在铝表面用沉积法制备出的PPy超滑表面，冰黏附强度比传统材料至少降低一个数量级［8］。相比于疏水表面，润滑油的毛细流动特性可以自我填充、修复划痕空隙，使得超滑表面具有更好的疏水性和稳定性能，而且还有比超疏水材料更好的防覆冰能力，但目前对超滑表面的研究仍处于试验阶段，对其粗糙表面还需进一步设计。本研究采用不同模板和低表面能掺杂剂一步法制备疏水PPy复合棉织物，再用浸润法在表面灌注低表面能润滑油；通过表面性能测试，比较疏水及超滑表面的性能差异，研究吡咯聚合工艺对超滑表面性能的影响。1 试验1.1　PPy复合棉织物的制备N⁃甲基吡咯及碘掺杂法（以下简称碘掺杂法）。首先，称量2 g棉织物做为基材，浸泡于添加了4 mL碘的80 mL、1.5 mol/L的FeCl3水溶液中并不断搅拌。其次，配置混合8 mL吡咯和8 mL N⁃甲基吡咯的无水乙醇混合溶液，将其注入上述FeCl3水溶液中，在室温下连续搅拌反应1 h，反应结束后取出织物，依次用去离子水、皂液及无水乙醇清洗，80 ℃烘干。最后，称重，贴标签装袋。甲基橙（MO）软模板法（以下简称MO软模板法）。首先，称量2 g棉织物。以1∶200的浴比配置MO（0.005 mol/L）和FeCl3（0.5 mol/L）混合溶液400 mL。在烧杯中盛入400 mL去离子水，依次加入0.654 8 g的MO粉末和32.442 g的无水FeCl3，用玻璃棒搅拌至溶解并形成FeCl3—MO络合物。其次，放入称取好的织物，并置于0 ℃至5 ℃的冰水浴中，用电动搅拌机不断搅拌，使织物被络合物充分浸润附着，此时缓慢滴加26.836 g的吡咯，搅拌2 h后取出并依次用去离子水、皂液及无水乙醇清洗，80 ℃烘干。最后，称重，贴标签装袋。超滑处理。将上述两种方法制备的烘干样品分别浸泡在全氟奈烷中12 h，自然干燥后称重，贴标签装袋。1.2　PPy复合棉织物的性能测试及表征使用JSM⁃6360LV型扫描电镜观察各织物微观形貌。使用Orintex Clorado 3600D型测色系统测试PPy复合棉织物的K/S值，以表征织物表面PPy的沉积情况。K/S值越大，表面颜色越深；K/S值越小，表面颜色越浅。使用RTS⁃9型双电测四探针测试仪测试各织物方阻，每片织物上取5个点测量，取平均值。使用CSCDIC⁃200S型接触角测量仪测试处理后织物的接触角，每片织物测量5个点数据，取平均值。将水和牛奶滴在倾斜25°的织物表面，控制液滴在织物上滑动具有相同的轨道长度（4 cm），使用摄像机进行录像，对液滴在织物上不同滚动位置进行截图并记录所用时间，观察并记录液滴在织物表面的残留现象，并用液滴滑落所用时间对抗黏连性进行表征。由于选取小体积液滴时对比更加明显，故对比试验选取2.5 μL水滴和1.7 μL牛奶。2 结果与讨论2.1　扫描电镜图1为各织物的电镜照片。图1棉织物处理前后电镜照片.F1a1（a）原织物（2 000倍）.F1a2（b）碘掺杂法处理织物（3 000倍）.F1a3（c）MO软模板法处理织物（3 000倍）.F1a4（d）碘掺杂法+超滑处理后织物（3 000倍）.F1a5（e）MO软模板法+超滑处理后织物（3 000倍）由图1（b）和图1（c）可以看出，经过吡咯聚合处理后吡咯在棉纤维表面形成PPy薄膜，且对比图1（a）可知，聚合后棉纤维的天然卷曲消失。原棉织物的纤维表面存在天然卷曲且粗糙不平，在聚合过程中由于氧化剂FeCl3等试剂的影响，纤维吸湿溶胀，天然卷曲消失，与此同时，吡咯在纤维表面聚合为PPy。碘掺杂法所形成的PPy颗粒较小且所成膜比较均匀，MO软模板法所形成的PPy颗粒较大且成膜不均匀。不同PPy的外观形貌及结构会导致不同的物理化学性能。由图1（d）和图1（e）可见，经过超滑处理后棉纤维表面微观形貌没有明显变化。2.2　PPy复合棉织物的性能原棉织物不导电。经测试可知，经碘掺杂法制备的棉织物增重率23.39%，K/S值42.509，接触角137.30°，不导电；经MO软模板法制备的棉织物增重率22.97%，K/S值52.671，接触角134.72°，方阻（144.68±77）Ω/□。可以看出，两种方法制备的PPy复合棉织物具有类似的增重率和疏水性能。PPy本身为黑色，但因两种方法所用掺杂剂不同，造成K/S值有所区别，其中MO软模板法制备的PPy的K/S值更高，颜色更深。2.3　PPy复合棉织物超滑处理后的性能表1为超滑处理后复合棉织物的浸润性及导电性测试数据。由表1可以看出，将碘掺杂法和MO软模板法制备的PPy复合棉织物进行超滑处理后，由于注入了全氟奈烷润滑油，虽然接触角会有些许降低，碘掺杂法的样品降低了3.81°，MO软模板法的样品降低了9.46°，但织物的浸润现象降低，总体疏水效果加强。全氟奈烷润滑油的加入使得MO软模板法样品的方阻得到显著下降，碘掺杂法样品的导电性亦有显著提高。因此，超滑处理可明显降低复合织物表面方阻，使织物导电性明显提高。.T001表1棉织物超滑处理后的浸润性和导电性处理工艺接触角/（°）浸润现象方阻/（Ω·□-1）增重率/%MO软模板法134.72缓慢浸润144.68±77MO软模板法+超滑处理125.26残留水渍15.36±10.15碘掺杂法137.30缓慢浸润不导电碘掺杂法+超滑处理133.49不浸润2 692.00±8160.19从表1可以看出，碘掺杂法所制备的样品接触角较大，因此选用碘掺杂法制备的棉织物做抗黏连性试验。以液滴滚动到织物下方所用时间作为抗黏连性能的对比表征参数，具体结果见图2。图2碘掺杂法经超滑处理前后抗黏连性测试图片.F2a1（a）超滑处理前水滴抗黏连性试验.F2a2（b）超滑处理后水滴抗黏连性试验.F2a3（c）超滑处理前牛奶滴抗黏连性试验.F2a4（d）超滑处理后牛奶滴抗黏连性试验由图2可以看出，在25°斜角台上，以碘掺杂法制备的PPy复合棉织物在超滑处理前后抗黏连效果有明显不同。水滴抗黏连试验中，超滑处理前水滴滚落所用时间为0.19 s，超滑处理后所用时间为0.16 s；牛奶滴抗黏连试验中，超滑处理前牛奶滴在织物表面滚动一小段距离不再滚动，超滑处理后牛奶滴滚落所用时间为0.27 s，且织物表面会残留些许奶渍。因此，可以认为碘掺杂法制备的PPy复合棉织物对水具有良好的抗黏连性能，但对于牛奶渍等黏度大的液体的抗黏连效果较差；同时，经过超滑处理后，碘掺杂法制备的PPy复合棉织物抗黏连性要比超滑处理前有显著提高。3 结论本研究基于超滑表面的仿生设计原理，采用PPy在棉织物上形成粗糙表面，再经全氟奈烷浸泡形成超滑表面，根据试验结果得出以下结论。（1）碘掺杂法所形成的PPy颗粒较小且所成膜比较均匀，MO模板法所形成的PPy颗粒较大且成膜不匀；两种方法制备的PPy复合棉织物具有类似的增重率和疏水性能，接触角均达到134°以上；MO软模板法制备的PPy复合棉织物具有良好的导电性，方阻为（144.68±77）Ω/□，可用于潮湿环境中的柔性传感器、电容器电极材料等领域。（2）超滑处理对织物纤维表面微观形貌没有明显影响，超滑处理后织物接触角会有所降低，但液体在织物上的扩散和浸润现象减少，疏水效果得到加强。全氟奈烷润滑油的加入使得MO模板法样品的方阻降至（15.36±1）Ω/□，故超滑处理会使织物表面方阻明显降低，使织物导电性明显提高。（3）经过超滑处理后，碘掺杂法制备的PPy复合棉织物抗黏连性较超滑处理前有显著提高。总之，PPy复合棉织物的超滑处理可以提高织物的抗黏连性能，且织物导电性也有明显提高。基于这些特性优势，超滑表面设计的织物有望应用于导电传感、自清洁、抗腐蚀、抗吸附、抗结垢、防冰冻等领域。