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  棉織物因其柔軟性和良好的透氣性能，被廣泛應用于醫療及日常防護領域。然而，棉纖維富含羥基官能團，表現出較強的親水性，在潮濕環境下易吸附并滯留水分，為細菌繁殖提供適宜條件，從而影響其在防護場景中的安全性與長期使用性能。為改善這一問題，通常對織物進行疏水或抗菌功能整理，通過構建超疏水表面，可顯著降低表面液體粘附從而抑制細菌微生物滯留。近年來，以殼聚糖及天然草藥提取物為代表的生物基活性材料因來源可再生、兼具抗菌與抗氧化功能而受到關注。然而，在常規整理方式下，這類活性物質多以物理吸附形式負載于織物表面，界面結合強度有限，易在使用或洗滌過程中流失，難以實現長期穩定的功能保持。

  近期，青島大學生態紡織省部共建協同創新中心牛海濤、周華教授團隊在International Journal of Biological Macromolecules上發表題為“A sustainable, natural herb-based coating for fabrication of robust, fluorine-free superhydrophobic fabrics with antioxidant and antibacterial properties” 的研究成果。該研究構建了一種基于天然草藥活性成分的超疏水多功能涂層體系，通過構建穩定的交聯網絡結構，增強界面結合強度，從而實現穩定的超疏水性能及持久的抗菌與抗氧化功能。

  如圖1a所示，本研究選用薄荷、大黃和決明子三種草藥納米顆粒，分別與殼聚糖（CS）、低表面能超支化共聚物及交聯劑（BWI）協同構建穩定的涂層體系，并通過簡單的一步浸漬-交聯固化工藝在纖維表面形成交聯網絡涂層結構。圖1（b-c）展示了涂層處理前后棉織物的掃描電鏡圖像。未經處理的原棉表面相對平滑，而涂層處理后，納米顆粒在聚合物網絡作用下均勻附著于纖維表面，形成穩定的粗糙結構。潤濕性能測試表明，多種水性液滴在涂層織物表面呈近似球狀形態（圖1d），水接觸角（WCA）均超過150°，表明織物具備穩定的超疏水性能。

圖1. Herb NPs/CS/ECO/BWI 涂層織物的制備及性能表征：（a）制備示意圖；（b-c）涂層前后織物的形貌對比；（d）涂層織物的潤濕性能與接觸角測試。

  如圖2a所示，herb NPs/CS/ECO/BWI涂層顯著提升了織物的抗氧化能力。純棉織物的DPPH自由基清除率僅為3.0%，涂層體系中分別加入薄荷、大黃和決明子處理后，棉織物的DPPH自由基清除率分別提高至 60.6%、92.1%和77.8%。其中，含有薄荷涂層織物表現出良好的生物安全性。經過2天培養，人類真皮成纖維細胞的OD 值為 0.12，高于純棉對照組的0.09，細胞存活率約為133%（圖2b），表明該涂層對人安全性。此外，涂層織物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制率均超過99%（圖2（c-f′）），展現出優異的抗菌性能。

圖2. Herb NPs/CS/ECO/BWI涂層織物的生物性能評價：（a）抗氧化性能；（b）細胞相容性；（c-f）大腸桿菌和（c′-f′）金黃色葡萄球菌的抗菌效果。其中，（c/c′）為原棉，（d/d′）、（e/e′）和（f/f′）分別為 含有薄荷、大黃和決明子的涂層織物。

  如圖3所示，研究團隊對涂層織物的耐久性與穩定性進行了系統評價。經過100次洗滌后， WCA仍保持在142°，且抑菌率依然超過99%，表現出優異的耐洗滌性能。在耐磨測試中，隨著摩擦次數增加，織物的拒水性能由于表面粗糙度的降低而呈現下降趨勢，在1000次摩擦后，織物仍保持疏水，WCA在133°。此外，經過 200 ℃高溫處理 2 h、液氮低溫處理 5 min，或在多種有機溶劑（N-甲基吡咯烷酮、環己烷、異丙醇、二甲基亞砜、N,N-二甲基甲酰胺和四氫呋喃）中浸泡 24 h 后，涂層織物仍保持超疏水特性。紫外老化測試表明，經48 h紫外照射后，織物的WCA仍為151°，DPPH自由基清除率維持在60.5%，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制率均超過 99%，說明其功能性能在復雜環境條件下仍能穩定保持。

圖3. Mint NPs/CS/ECO/BWI涂層織物的耐久性與穩定性評價。（a-d）洗滌、高溫、液氮及紫外處理后的潤濕性能與形貌變化；（e-f）WCA隨洗滌和摩擦循環次數的變化；（g-h）溶劑浸泡和紫外照射后的潤濕與抗氧化性能變化。

  綜上所述，本研究構建了一種綠色、無氟的天然草藥基功能涂層體系。通過交聯網絡結構的構建，實現了活性成分在織物表面的固定，賦予織物優異的超疏水性能以及顯著的抗菌和抗氧化功能。涂層織物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制率均超過 99%，DPPH 自由基清除率最高達 92.1%，成纖維細胞存活率達到 133%，展現出良好的生物安全性。此外，涂層織物在多種復雜環境條件下仍能保持穩定的拒水性能與生物功能。Herb NPs/CS/ECO/BWI涂層體系可應用于多種紡織基材，具有良好的規模化應用前景，為綠色低碳多功能防護織物的開發提供了新的技術路徑。

  該研究題為“A sustainable, natural herb-based coating for fabrication of robust, fluorine-free superhydrophobic fabrics with antioxidant and antibacterial properties, International Journal of Biological Macromolecules” 青島大學紡織服裝學院博士研究生王慶為本文第一作者，哈爾濱學院谷慧琦為共同第一作者；青島大學紡織服裝學院牛海濤、周華為通訊作者。

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