Enstegsframställning av superhydrofoba tyger med stabil mekanisk prestanda i hårda förhållanden

Varför torra, bekväma kläder spelar roll

Den som blivit fångad i ett skyfall eller spillt varm kaffe i knät vet att våta kläder är mer än obekväma. För vandrare, arbetare, idrottare och vårdpersonal kan det vara en fråga om säkerhet såväl som komfort. Många vattenavvisande jackor och byxor tappar dock sin förmåga efter några tvättar eller hård användning, och vissa förlitar sig på kemikalier som numera ifrågasätts av hälso‑ och miljöskäl.

Ett nytt sätt att hålla tyger torra

Denna studie presenterar en enkel enstegsmetod för att ge många typer av tyger en extremt vattenavstötande yta samtidigt som de förblir lätta, andningsbara och mjuka. Författarna kallar behandlingen för molekylärt sammansatt robust superhydrofobt skal, eller MARS. Istället för lösa partiklar eller långlivade fluorerade kemikalier växer processen ett tunt, tätt bundet skal av kisel och vaxliknande kedjor direkt på varje fiber. Eftersom skalet är kemiskt fäst mot fiberytan motstår det nötning och böjning som snabbt skulle skada vanliga beläggningar.

Lärande från små marklevande djur

Idén är inspirerad av fjädertassar (springtails), små djur som lever i fuktig jord men ändå håller sin hud torr. Deras yttre lager är täckt av små svampformade knottror och fina fåror som fångar luft och gör det svårt för vatten att fästa. Forskarna efterliknade detta genom att skapa en liknande blandning av små knölar och nanometerskrovlighet på garn. De drar vridet garn genom en lågkostnadslösning som innehåller två silikonbaserade ingredienser. I fuktig luft reagerar den ena ingrediensen snabbt med fiberytan och bildar ett glasliknande skelett, medan den andra tillför långa, oljiga kedjor som ogillar vatten. Tillsammans bildar de ett tunt skal med svamp‑liknande knölar och en grov ytskiktsstruktur runt varje fiber i garnet.

Från enskilda fibrer till färdiga kläder

Där skalet bildas på individuella fibrer innan de vävs eller stickas, överlever vattenavstötningen spannet av påfrestningar under textiltillverkning. Enskilda behandlade fibrer av bomull, ull, polyester och nylon uppvisar alla extrem vattenavvisning, även mot mikroskopiska droppar som normalt fäster lätt. När dessa garn vävs eller stickas visar de färdiga tygerna mycket höga vattenkontaktvinklar och mycket låga glidvinklar: droppar vilar på spetsarna av tygtexturen med luft instängd under. Teamet broderade till och med färgglada mönster med behandlat garn på obehandlat tyg, och skapade motiv som förblev torra medan omgivande tyg sög upp färgat vatten, allt utan märkbar förändring av färg eller känsla.

Utsättningen av tygerna för prövningar

Författarna utsatte sedan dessa behandlade textilier för långt mer än vardagligt bruk. I spraytester förblev tygerna torra efter vattenvolymer långt över standardnivåer och avvisade spill av drycker och läsk. I regnsimuleringar och högfartsjets som efterliknar extrema stormar studsade droppar av i stället för att tränga in. Standard‑T‑shirts, leggings, skor, strumpor och canvas som behandlats tålde många typer av slitage: tiotusentals nötcykler, långvariga löprundor med ryggsäckremmar som gnuggade, upprepad töjning, skrubbning, tejpavdragning och fallande sand. Även efter maskintvätt upp till tjugo gånger förblev tygerna starkt vattenavvisande. Årets utomhusexponering för sol, stormar, frost och värme visade endast måttlig färgbortfall och bibehållen funktion.

Hantera värme, ånga och säkerhet

Många vattenavvisande kläder misslyckas när de utsätts för mycket varmt vatten eller ånga, vilket kan leda till brännskador. MARS‑behandlade textilier fortsatte att avvisa vatten vid 85–95 °C, varmt kaffe under tryck och 160 °C ånga, även efter snabba växlingar mellan kokande vatten och flytande kväve. Tester visade att beläggningen hjälper till att hindra ånga från att kondensera inne i tyget samtidigt som den fortfarande tillåter luftflöde, så tyget förblir andningsbart. Under vatten höll leggings tillverkade med behandlingen ett glänsande skikt av instängd luft och minskade vattenmotståndet med cirka 40 procent jämfört med normalt tyg. Celltester i labb föreslog att materialen som används i beläggningen är betydligt mindre skadliga för celler än en vanlig fluorerad vattenavvisande finish.

Vad detta kan betyda för framtida utrustning

I praktiska termer pekar detta arbete mot kläder, skor och tekniska textilier som kan förbli torra och bekväma genom kraftigt regn, hårt slitage, varma vätskor och upprepade tvättar utan att förlita sig på långlivade fluorerade kemikalier. Genom att bygga ett robust, vårtbaggsliknande skal på varje fiber i ett enda lågkostnadsteg erbjuder MARS‑metoden ett sätt att kombinera kraftig vattenavvisning med mjukhet, andningsförmåga och miljömedvetenhet. Detta kan gynna friluftsutrustning, skyddsuniformer, sportkläder och även framtida smarta tyger som behöver både hållbarhet och skonsam kontakt med huden.

Citering: 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

Nyckelord: superhydrofobt tyg, vattenavvisande textilier, PFAS-fri beläggning, hållbara kläder, bioinspirerade material