Fabbricazione in un passaggio di tessuti superidrofobici con prestazioni meccaniche stabili in condizioni difficili

Perché vestiti asciutti e confortevoli sono importanti

Chi è stato sorpreso da un acquazzone o si è versato del caffè caldo in grembo sa che i vestiti bagnati sono più che scomodi. Per escursionisti, lavoratori, atleti e personale medico, restare asciutti può essere questione di sicurezza oltre che di comfort. Tuttavia molte giacche e pantaloni idrorepellenti perdono efficacia dopo pochi lavaggi o usi intensi, e alcuni si basano su sostanze chimiche ormai sotto scrutinio per motivi di salute e ambientali.

Un nuovo modo per mantenere i tessuti asciutti

Questo studio presenta un metodo semplice in un unico passaggio per conferire a molti tipi di tessuto una superficie estremamente idrorepellente mantenendoli leggeri, traspiranti e morbidi. Gli autori chiamano il trattamento guscio superidrofobico robusto assemblato a livello molecolare, o MARS. Invece di usare particelle libere o sostanze fluorurate persistenti, il processo fa crescere un sottile guscio saldamente legato di silice e catene simili a cera direttamente su ogni fibra. Poiché il guscio è chimicamente collegato, resiste allo sfregamento e alla flessione che danneggerebbero rapidamente i rivestimenti ordinari.

Imparare da minuscoli abitanti del suolo

L’idea è ispirata ai collemboli, piccoli animali che vivono in terreni umidi ma mantengono la loro pelle asciutta. Il loro strato esterno è coperto da piccole protuberanze a forma di fungo e da sottili creste che intrappolano l’aria e rendono difficile l’adesione dell’acqua. I ricercatori hanno imitato questo formando una simile combinazione di piccole protuberanze e ruvidezza nanoscopica sui filati. Passano il filato ritorto attraverso una soluzione a basso costo contenente due ingredienti a base di silicone. In aria umida, un ingrediente reagisce rapidamente con la superficie della fibra per formare uno scheletro simile al vetro, mentre l’altro aggiunge lunghe catene oleose che non amano l’acqua. Insieme creano un sottile guscio con protuberanze a forma di fungo e una pelle esterna ruvida attorno a ogni fibra del filato.

Dalla singola fibra ai capi finiti

Poiché il guscio si forma sulle singole fibre prima di tessitura o maglieria, l’effetto idrorepellente sopravvive agli stress della lavorazione tessile. Fibre singole trattate di cotone, lana, poliestere e nylon mostrano tutte un’estrema idrorepellenza, anche verso goccioline microscopiche che normalmente si attaccano facilmente. Quando questi filati sono tessuti o lavorati a maglia, i tessuti risultanti mostrano angoli di contatto dell’acqua molto elevati e angoli di scorrimento molto bassi: le gocce ristagnano sulle punte della trama del tessuto con aria intrappolata sotto. Il team ha persino ricamato motivi colorati con filato trattato su stoffa non trattata, creando disegni che restavano asciutti mentre il tessuto circostante assorbiva acqua colorata, il tutto senza cambiare in modo evidente colore o sensazione al tatto.

Mettere i tessuti alla prova

Gli autori hanno poi sottoposto questi tessili trattati a prove ben oltre l’uso quotidiano. Nei test a spruzzo, i tessuti sono rimasti asciutti dopo volumi d’acqua ben superiori ai livelli standard e hanno respinto versamenti di bevande e bibite. In simulazioni di pioggia e impatti a getto ad alta velocità che imitano tempeste estreme, le gocce rimbalzavano invece di impregnare. T‑shirt standard, leggings, scarpe, calze e tela trattati hanno resistito a molti tipi di usura: decine di migliaia di cicli di abrasione, lunghe corse su tapis roulant con cinghie di zaino che strofinano, ripetute allungature, strofinamenti, strappi di nastro adesivo e caduta di sabbia. Anche dopo lavaggi in lavatrice fino a venti cicli, i tessuti sono rimasti fortemente idrorepellenti. Un’esposizione all’aperto di un anno attraverso sole, tempeste, gelo e calore ha mostrato solo un modesto sbiadimento del colore e prestazioni preservate.

Gestire calore, vapore e sicurezza

Molti indumenti idrorepellenti falliscono quando esposti ad acqua molto calda o vapore, situazione che può portare a ustioni da scottatura. I tessuti trattati con MARS hanno continuato a respingere acqua a 85–95 °C, caffè caldo sotto pressione e vapore a 160 °C, anche dopo rapidi sbalzi tra acqua bollente e azoto liquido. I test hanno mostrato che il rivestimento aiuta a impedire la condensazione del vapore all’interno del tessuto pur permettendo il passaggio dell’aria, così il tessuto resta traspirante. In immersione, i leggings trattati hanno mantenuto uno strato lucido di aria intrappolata e hanno ridotto la resistenza all’acqua di circa il 40 percento rispetto a tessuto normale. Test su cellule in laboratorio hanno suggerito che i materiali usati nel rivestimento sono molto meno dannosi per le cellule rispetto a un comune finissaggio idrorepellente fluorurato.

Cosa potrebbe significare per l’equipaggiamento futuro

In termini pratici, questo lavoro indica la possibilità di abbigliamento, scarpe e tessili tecnici che possono restare asciutti e confortevoli sotto piogge intense, usura intensa, liquidi caldi e ripetuti lavaggi senza fare affidamento su sostanze fluorurate persistenti. Costruendo un guscio robusto ispirato ai collemboli su ogni fibra in un unico passaggio a basso costo, il metodo MARS offre un modo per combinare forte idrorepellenza con morbidezza, traspirabilità e attenzione ambientale. Questo potrebbe beneficiare l’abbigliamento outdoor, uniformi protettive, abbigliamento sportivo e anche futuri tessuti intelligenti che richiedono sia durata che contatto delicato con la pelle.

Citazione: Liu, Z., Zhao, K., Ma, J. et al. One-step fabrication of superhydrophobic fabrics with stable mechanical performance in harsh conditions. Nat Commun 17, 4264 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70857-7

Parole chiave: tessuto superidrofobico, tessili idrorepellenti, rivestimento senza PFAS, abbigliamento durevole, materiali bioispirati