洗衣不用洗滌劑？東南大學團隊開發自清潔織物涂層，清水沖洗即可去污

2026 年 3 月，東南大學程崇嶺團隊與吉林大學王大洋團隊在 Nature 旗下期刊 Communications Chemistry 發表論文，報告了一種噴涂式聚電解質多層膜（polyelectrolyte multilayer, PEM）織物涂層。涂覆該涂層的織物無需洗滌劑，僅用清水沖洗即可去除油漬、食物污漬、細菌和真菌，整個洗滌過程的水、電、時間消耗較傳統方式降低約 82%。

這一涂層的制備過程并不復雜。研究人員將聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDADMAC）和聚乙烯磺酸（PVS）的鹽水溶液交替噴涂在織物表面，形成五層雙分子層結構（PEM-5）。關鍵在于最外層 PVS 提供的超高密度磺酸基團。磺酸基團與水分子之間的強結合力，在織物表面形成一層穩定、致密的水合層，相當于一道物理和能量屏障，使污染物難以附著在纖維上。

論文通訊作者、東南大學程崇嶺表示：“在早期研究中，我們發現高密度帶電表面能夠穩定一層牢固的水合層，這讓我們重新思考了清潔的基本假設——與其在污染物附著后再去除，能否從一開始就讓污染物不容易粘附？”

實驗數據顯示，PEM-5 涂層在棉、絲綢、聚酯等天然和合成纖維上均表現出自清潔性能。研究團隊用大豆油、發動機油、辣椒油、番茄醬、醬油、醋等日常污漬進行了測試，涂層織物僅需清水沖洗即可恢復潔凈，清潔效果與使用商用洗滌劑的傳統洗滌相當，部分指標甚至優于洗滌劑洗滌。

耐久性是織物涂層能否走向實用的核心問題。論文報告了多維度的耐久性測試結果，涂層經歷 100 次清水沖洗循環后仍保持自清潔性能；經過 2000 次折疊后去污效果幾無變化；砂紙磨損測試后涂層依然有效。涂層在 pH 1 至 pH 13 的酸堿環境中浸泡 7 天以上保持穩定，24 小時紫外線照射后性能無明顯下降。目前的局限在于，含細砂等硬顆粒的污染物會對涂層造成機械損傷。

在抗菌防霉方面，PEM-5 涂層展現了超出洗滌劑的優勢。涂層織物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和熱帶念珠菌均表現出顯著的抗附著性能。研究團隊設計了一個直觀的對比實驗：將一條棉質長褲的一條腿噴涂 PEM-5 涂層，穿著一天后用清水沖洗、甩干，在 37°C、80% 相對濕度條件下放置 24 小時。結果未涂層的褲腿上出現明顯白色霉斑，涂層褲腿則完全無霉變。論文指出，目前市售高端洗滌劑主要針對細菌設計，對真菌的防護能力有限，PEM-5 涂層在這一維度具有差異化優勢。

成本方面，PEM-5 涂層的生產成本約為每平方米 4 元人民幣，大致相當于一件中號 T 恤的用料面積。這一初始成本高于單次洗滌劑用量，但研究團隊的累積成本模型顯示，在使用普通洗滌劑的場景下，約 48 個洗滌周期后涂層成本即可回收；使用高端洗滌劑則僅需 15 個周期。100 個洗滌周期后，與普通洗滌劑相比每公斤衣物可節省約 31.3 元，與高端洗滌劑相比節省約 167.3 元，節省部分主要來自水電費和洗滌劑費用的減免。

荷蘭特文特大學的 Wiebe M. de Vos 評價這項研究時表示，多層膜技術已成功應用于膜過濾等高污染場景，但將其用于自清潔織物是一個全新的思路。瑞士聯邦材料測試研究所（Empa）的 Bernd Nowack 則提出，涂層制備過程本身的環境影響仍需通過完整的生命周期評估來驗證。Nowack 同時表示，這一方法整體前景令人期待。

從產業視角看，這項研究觸及了紡織品護理領域的一個結構性問題，即傳統洗滌依賴洗滌劑溶解污漬、再通過多次漂洗去除洗滌劑殘留，本質上是一個"添加-去除"的循環，水資源消耗和含洗滌劑廢水排放是內在代價。PEM-5 涂層試圖從界面化學層面重構這一邏輯——通過阻止污染物附著來替代事后清潔。論文數據顯示，涂層織物洗滌廢水的總有機碳（TOC）含量僅約 1.51 mg/L，接近自來水水平（1.31 mg/L），遠低于直接飲用水安全閾值（5 mg/L），而傳統洗滌劑洗滌產生的廢水 TOC 高達 110 mg/L。涂層還能結合微塑料，減少合成纖維織物洗滌過程中的微塑料釋放。

研究團隊通過小鼠 L929 細胞的 MTT 檢測確認涂層生物相容性良好，細胞活力損失低于 5%。PDADMAC 本身已在水處理和造紙工業中廣泛使用，被認為是無毒材料。

從實驗室到產業化仍有距離。規模化噴涂工藝的穩定性、不同服裝品類的適配性、長期穿著條件下的真實耐久性，以及完整的生命周期環境評估，都是后續需要回答的問題。但作為一項概念驗證，PEM-5 涂層為紡織品護理提供了一條值得關注的新路徑。

綜合參考自《Communications Chemistry》論文 "A versatile self-cleaning fabric coating as a detergent-free laundry product"（Wang, R. et al., 2026, DOI: 10.1038/s42004-026-01942-7）

來源： 

采訪&撰稿：John Xie