棉织物因其柔软性和良好的透气性能，被广泛应用于医疗及日常防护领域。然而，棉纤维富含羟基官能团，表现出较强的亲水性，在潮湿环境下易吸附并滞留水分，为细菌繁殖提供适宜条件，从而影响其在防护场景中的安全性与长期使用性能。为改善这一问题，通常对织物进行疏水或抗菌功能整理，通过构建超疏水表面，可显著降低表面液体粘附从而抑制细菌微生物滞留。近年来，以壳聚糖及天然草药提取物为代表的生物基活性材料因来源可再生、兼具抗菌与抗氧化功能而受到关注。然而，在常规整理方式下，这类活性物质多以物理吸附形式负载于织物表面，界面结合强度有限，易在使用或洗涤过程中流失，难以实现长期稳定的功能保持。

  近期，青岛大学生态纺织省部共建协同创新中心牛海涛、周华教授团队在International Journal of Biological Macromolecules上发表题为“A sustainable, natural herb-based coating for fabrication of robust, fluorine-free superhydrophobic fabrics with antioxidant and antibacterial properties” 的研究成果。该研究构建了一种基于天然草药活性成分的超疏水多功能涂层体系，通过构建稳定的交联网络结构，增强界面结合强度，从而实现稳定的超疏水性能及持久的抗菌与抗氧化功能。

  如图1a所示，本研究选用薄荷、大黄和决明子三种草药纳米颗粒，分别与壳聚糖（CS）、低表面能超支化共聚物及交联剂（BWI）协同构建稳定的涂层体系，并通过简单的一步浸渍-交联固化工艺在纤维表面形成交联网络涂层结构。图1（b-c）展示了涂层处理前后棉织物的扫描电镜图像。未经处理的原棉表面相对平滑，而涂层处理后，纳米颗粒在聚合物网络作用下均匀附着于纤维表面，形成稳定的粗糙结构。润湿性能测试表明，多种水性液滴在涂层织物表面呈近似球状形态（图1d），水接触角（WCA）均超过150°，表明织物具备稳定的超疏水性能。

图1. Herb NPs/CS/ECO/BWI 涂层织物的制备及性能表征：（a）制备示意图；（b-c）涂层前后织物的形貌对比；（d）涂层织物的润湿性能与接触角测试。

  如图2a所示，herb NPs/CS/ECO/BWI涂层显著提升了织物的抗氧化能力。纯棉织物的DPPH自由基清除率仅为3.0%，涂层体系中分别加入薄荷、大黄和决明子处理后，棉织物的DPPH自由基清除率分别提高至 60.6%、92.1%和77.8%。其中，含有薄荷涂层织物表现出良好的生物安全性。经过2天培养，人类真皮成纤维细胞的OD 值为 0.12，高于纯棉对照组的0.09，细胞存活率约为133%（图2b），表明该涂层对人安全性。此外，涂层织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率均超过99%（图2（c-f′）），展现出优异的抗菌性能。

图2. Herb NPs/CS/ECO/BWI涂层织物的生物性能评价：（a）抗氧化性能；（b）细胞相容性；（c-f）大肠杆菌和（c′-f′）金黄色葡萄球菌的抗菌效果。其中，（c/c′）为原棉，（d/d′）、（e/e′）和（f/f′）分别为 含有薄荷、大黄和决明子的涂层织物。

  如图3所示，研究团队对涂层织物的耐久性与稳定性进行了系统评价。经过100次洗涤后， WCA仍保持在142°，且抑菌率依然超过99%，表现出优异的耐洗涤性能。在耐磨测试中，随着摩擦次数增加，织物的拒水性能由于表面粗糙度的降低而呈现下降趋势，在1000次摩擦后，织物仍保持疏水，WCA在133°。此外，经过 200 ℃高温处理 2 h、液氮低温处理 5 min，或在多种有机溶剂（N-甲基吡咯烷酮、环己烷、异丙醇、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃）中浸泡 24 h 后，涂层织物仍保持超疏水特性。紫外老化测试表明，经48 h紫外照射后，织物的WCA仍为151°，DPPH自由基清除率维持在60.5%，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率均超过 99%，说明其功能性能在复杂环境条件下仍能稳定保持。

图3. Mint NPs/CS/ECO/BWI涂层织物的耐久性与稳定性评价。（a-d）洗涤、高温、液氮及紫外处理后的润湿性能与形貌变化；（e-f）WCA随洗涤和摩擦循环次数的变化；（g-h）溶剂浸泡和紫外照射后的润湿与抗氧化性能变化。

  综上所述，本研究构建了一种绿色、无氟的天然草药基功能涂层体系。通过交联网络结构的构建，实现了活性成分在织物表面的固定，赋予织物优异的超疏水性能以及显著的抗菌和抗氧化功能。涂层织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率均超过 99%，DPPH 自由基清除率最高达 92.1%，成纤维细胞存活率达到 133%，展现出良好的生物安全性。此外，涂层织物在多种复杂环境条件下仍能保持稳定的拒水性能与生物功能。Herb NPs/CS/ECO/BWI涂层体系可应用于多种纺织基材，具有良好的规模化应用前景，为绿色低碳多功能防护织物的开发提供了新的技术路径。

  该研究题为“A sustainable, natural herb-based coating for fabrication of robust, fluorine-free superhydrophobic fabrics with antioxidant and antibacterial properties, International Journal of Biological Macromolecules” 青岛大学纺织服装学院博士研究生王庆为本文第一作者，哈尔滨学院谷慧琦为共同第一作者；青岛大学纺织服装学院牛海涛、周华为通讯作者。

  原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813026009438?dgcid=author