纺织品在洗涤时要耗费大量水。据报道，家庭洗衣每年消耗约200亿立方米淡水。此外在洗涤过程中使用的洗涤剂、漂白剂等会破坏生态环境。自清洁性是纺织品众多功能之一。近年来，自清洁纺织品在众多领域得到了快速发展，其可以缓解洗衣带来的环境和能源问题，还能有效保护人类免受环境污染物的危害。因此，自清洁纺织品的研究及产业化具有重要意义。

自清洁表面是指能够排斥水的表面，因此水能够从表面滚落。水滴在滚落的同时能清除污垢、细菌等。目前纺织品获得自清洁的方法有3种：超疏水物理自清洁、光催化化学自清洁及超疏水光催化协同自清洁。这3种方法虽然最终效果相同但自清洁原理有很大的区别。

要探索超疏水自清洁，首先要深刻理解其原理。为了描述液、固、气系统中液滴在固体表面的静态接触角和张力之间的关系，1805年，Young建立了理想光滑固体表面状态杨氏方程模型，即Young＇s方程模型，为研究材料的润湿性开创了理论先河。之后Wensel和Cassie通过研究表面粗糙度与润湿性的关系，总结了Wensel模型和Cassie - baxter模型。Cassie - baxter模型考虑了表面张力的影响并认为水滴和固体、空气之间是一种复合接触，其接触界面主要包括固-液、气-液2种。由于气-液界面所占面积较大导致水滴在翻滚过程中摩擦阻力很小，使得水滴在翻滚的同时能带走污染物，最终实现疏水性自清洁目的。Cassie - baxter模型解释了一些现象，如荷叶、水稻叶片等超疏水表面的液滴呈现非常小的滚动角和滞回角，这是Wenzel模型难以解释的。除了自清洁，超疏水表面还具有油水分离、防紫外线、耐洗性、防腐蚀性等性能，可用于开发医用防护服、实验室外套、建筑和制造业特种服装等。

光催化化学自清洁主要采用了新型高科技复合纳米功能材料，其催化原理来源于光生电子-空穴理论，即光催化可以看作是一种分子现象。在光催化反应中，电子和空穴都有各自不同的特性，两者之间存在相互转化、相互影响等过程，其中以电子为主导，空穴则起主要的催化降解作用。由于电子有强还原性，能使氧还原成活性氧离子(O^2-)，而空穴具有氧化性，能分解掉催化剂表面的水并与周围氧分子相互作用产生具有强氧化性的—OH自由基。这些强氧化剂能使有机污物降解变为水、二氧化碳等来实现光催化自清洁。

当采用单一超疏水或光催化自清洁方法时，存在污染物光催化分解所用时间较长，超疏水表面容易被有机油脂破坏等缺陷。将两种方法相结合能够使纺织品具有更好的自清洁性能。

纺织品表面所覆盖的疏水性官能团通过排斥水滴来呈现超疏水特性。有时纺织品表面的疏水性官能团未能实现完全覆盖，从而无法完全阻止非疏水部分与水分子的相互作用，这在一定程度上为光催化的发生提供了条件。利用光催化纳米粒子组成的复杂结构进而结合耐光催化降解的低表面能材料，可以制备表面具有超疏水光催化自清洁功能的新型材料。具有超疏水光催化协同作用的表面结构可以在各种环境中表现出自清洁行为：当污染物沉积在纺织品表面时，水滴在其表面滚动的同时带走污染物，而当纺织品置于光照下时那些未被水滴带走的污染物能被催化分解为无毒无害的小分子。

近年来，纺织品超疏水自清洁成为研究热点。目前采用的超疏水自清洁方法主要有两种：一种是根据仿生学原理来构建纺织品表面的特殊超疏水结构；另一种是使用含氟、硅基团的特殊材料对纺织品表面进行处理的方式获得超疏水表面。为了更好地适应环境，自然界中的生物在数十亿年的进化过程中形成各种形态结构，其中一些动植物表面结构的超疏水性引起了广泛关注，如壁虎之足、鲨鱼之皮、荷叶、蝴蝶翅膀、玫瑰花瓣等。目前基于动植物体表微结构的仿生超疏水表面制备方法有气相沉积法、刻蚀改性法、溶胶-凝胶法、静电纺丝法、静电喷涂法等。在利用低表面能含氟、硅基团的特殊材料进行超疏水化表面处理时，由于上述材料的接触角只能达到120°左右，因此为达到超疏水效果，材料表面粗糙度也是个重点考虑的因素。此外，由于含氟疏水剂对人体健康和环境构成一定的风险且价格昂贵，其使用也受到一定的限制。

随着太阳能的广泛应用，人们越来越注重光电转换效率的提高。通过光催化反应，太阳能可以被转化为高能电力和化学能，进而直接应用于污染物的分解处理。光催化自清洁技术具备解决当今社会能源短缺和环境污染问题的巨大潜力，因此应用前景十分广阔。

根据光催化原理，自清洁表面多指TiO₂光诱导薄膜。光催化氧化反应无需特殊的条件，在室温下就能将污染物转化为无毒无害的物质，光催化氧化是通过光催化活动中心产生大量电子来实现的，而电子可以被空气、水或者其他溶剂所吸收，因此可以避免使用传统方法造成的环境污染。此外，光催化氧化技术在反应过程中并不消耗光催化剂而是把光作为能源来激活催化剂，属于驱动氧化-还原反应。目前使用较为广泛的光催化剂有SnO₂、ZnO、ZrO₂、TiO₂、WO₃等。TiO₂因高催化活性、强氧化性、高物理化学稳定性、低毒性、低成本等优良特性而备受关注。

然而光催化剂也存在一些缺点，在紫外灯下仅需5%的太阳能就表现出光催化活性，导致能效低下。光产生的电子-空穴对易于重组且量子效率低，导致光催化活性差，这使得纯纳米颗粒在光催化领域的应用存在一定局限性。针对这一问题，研究人员用掺杂敏化来提高纳米光催化剂的光催化活性。

伴随着自清洁纺织品研究的深入，超疏水光催化协同自清洁技术展现出了很大的优势，目前对这方面的研究也越来越多。

目前超疏水物理自清洁纺织品在实际应用中，由于有机润滑脂污染物的附着，纺织品表面的超疏水成分可能会遭到破坏，导致疏水性能逐渐降低，最终失去自清洁性能。这在实际应用中是个常见的问题，因为这些有机污染物很难被水浸湿并去除。虽然看似微不足道，但像二氧化碳和水这样的小分子对于大气层和水体的生态平衡有着至关重要的作用。具有光催化活性的超疏水涂层不仅可以阻挡液体，还可以通过光催化降解有机污染物，这一特性非常重要并具有广阔的应用前景。

从纺织品自清洁原理出发，介绍了3种不同自清洁方法的研究与发展现状。前人在纺织品自清洁原理和方法方面所取得的成就，为我们进一步开发更简单、更环保的自清洁纺织材料奠定了坚实基础。如今具有超疏水、光催化及协同作用的纺织品从实验室规模向大规模工业生产转变，并在医疗卫生、土木建筑、航空航天等领域展现出无可替代的作用。但存在的问题和不足也逐渐显现，如生产效率低、成本高、耐久性差、对环境不友好等。因此，今后还需继续改进自清洁纺织品制备方法，选取成本低、效率高、环保耐用的原材料。