洗衣不用洗涤剂？东南大学团队开发自清洁织物涂层，清水冲洗即可去污

2026 年 3 月，东南大学程崇岭团队与吉林大学王大洋团队在 Nature 旗下期刊 Communications Chemistry 发表论文，报告了一种喷涂式聚电解质多层膜（polyelectrolyte multilayer, PEM）织物涂层。涂覆该涂层的织物无需洗涤剂，仅用清水冲洗即可去除油渍、食物污渍、细菌和真菌，整个洗涤过程的水、电、时间消耗较传统方式降低约 82%。

这一涂层的制备过程并不复杂。研究人员将聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDADMAC）和聚乙烯磺酸（PVS）的盐水溶液交替喷涂在织物表面，形成五层双分子层结构（PEM-5）。关键在于最外层 PVS 提供的超高密度磺酸基团。磺酸基团与水分子之间的强结合力，在织物表面形成一层稳定、致密的水合层，相当于一道物理和能量屏障，使污染物难以附着在纤维上。

论文通讯作者、东南大学程崇岭表示：“在早期研究中，我们发现高密度带电表面能够稳定一层牢固的水合层，这让我们重新思考了清洁的基本假设——与其在污染物附着后再去除，能否从一开始就让污染物不容易粘附？”

实验数据显示，PEM-5 涂层在棉、丝绸、聚酯等天然和合成纤维上均表现出自清洁性能。研究团队用大豆油、发动机油、辣椒油、番茄酱、酱油、醋等日常污渍进行了测试，涂层织物仅需清水冲洗即可恢复洁净，清洁效果与使用商用洗涤剂的传统洗涤相当，部分指标甚至优于洗涤剂洗涤。

耐久性是织物涂层能否走向实用的核心问题。论文报告了多维度的耐久性测试结果，涂层经历 100 次清水冲洗循环后仍保持自清洁性能；经过 2000 次折叠后去污效果几无变化；砂纸磨损测试后涂层依然有效。涂层在 pH 1 至 pH 13 的酸碱环境中浸泡 7 天以上保持稳定，24 小时紫外线照射后性能无明显下降。目前的局限在于，含细砂等硬颗粒的污染物会对涂层造成机械损伤。

在抗菌防霉方面，PEM-5 涂层展现了超出洗涤剂的优势。涂层织物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和热带念珠菌均表现出显著的抗附着性能。研究团队设计了一个直观的对比实验：将一条棉质长裤的一条腿喷涂 PEM-5 涂层，穿着一天后用清水冲洗、甩干，在 37°C、80% 相对湿度条件下放置 24 小时。结果未涂层的裤腿上出现明显白色霉斑，涂层裤腿则完全无霉变。论文指出，目前市售高端洗涤剂主要针对细菌设计，对真菌的防护能力有限，PEM-5 涂层在这一维度具有差异化优势。

成本方面，PEM-5 涂层的生产成本约为每平方米 4 元人民币，大致相当于一件中号 T 恤的用料面积。这一初始成本高于单次洗涤剂用量，但研究团队的累积成本模型显示，在使用普通洗涤剂的场景下，约 48 个洗涤周期后涂层成本即可回收；使用高端洗涤剂则仅需 15 个周期。100 个洗涤周期后，与普通洗涤剂相比每公斤衣物可节省约 31.3 元，与高端洗涤剂相比节省约 167.3 元，节省部分主要来自水电费和洗涤剂费用的减免。

荷兰特文特大学的 Wiebe M. de Vos 评价这项研究时表示，多层膜技术已成功应用于膜过滤等高污染场景，但将其用于自清洁织物是一个全新的思路。瑞士联邦材料测试研究所（Empa）的 Bernd Nowack 则提出，涂层制备过程本身的环境影响仍需通过完整的生命周期评估来验证。Nowack 同时表示，这一方法整体前景令人期待。

从产业视角看，这项研究触及了纺织品护理领域的一个结构性问题，即传统洗涤依赖洗涤剂溶解污渍、再通过多次漂洗去除洗涤剂残留，本质上是一个"添加-去除"的循环，水资源消耗和含洗涤剂废水排放是内在代价。PEM-5 涂层试图从界面化学层面重构这一逻辑——通过阻止污染物附着来替代事后清洁。论文数据显示，涂层织物洗涤废水的总有机碳（TOC）含量仅约 1.51 mg/L，接近自来水水平（1.31 mg/L），远低于直接饮用水安全阈值（5 mg/L），而传统洗涤剂洗涤产生的废水 TOC 高达 110 mg/L。涂层还能结合微塑料，减少合成纤维织物洗涤过程中的微塑料释放。

研究团队通过小鼠 L929 细胞的 MTT 检测确认涂层生物相容性良好，细胞活力损失低于 5%。PDADMAC 本身已在水处理和造纸工业中广泛使用，被认为是无毒材料。

从实验室到产业化仍有距离。规模化喷涂工艺的稳定性、不同服装品类的适配性、长期穿着条件下的真实耐久性，以及完整的生命周期环境评估，都是后续需要回答的问题。但作为一项概念验证，PEM-5 涂层为纺织品护理提供了一条值得关注的新路径。

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

来源： 

采访&撰稿：John Xie