电子设备普及带来的电磁污染、衣物易脏难打理、细菌滋生引发的健康隐患，早已成为日常及特殊场景下的高频痛点。传统功能面料往往“单一功能为王”，难以兼顾舒适、耐用与多功能性。

近日，浙江大学杨明英教授团队在期刊《Advanced Composites and Hybrid Materials》上发表了最新研究成果“In situ grown polypyrrole and PDMS coatings enable superhydrophobic silk fabrics with photothermal antimicrobial activity and highefficiency electromagnetic shielding”。研究者以天然蚕丝为基底，通过原位聚合聚吡咯（Ppy）与涂覆聚二甲基硅氧烷（PDMS）的创新工艺，成功研发出Silk-Ppy-PDMS系列多功能复合面料，其最优配方Silk-P5-P集超疏水自清洁、光热抗菌、高效电磁屏蔽于一身（图1），为下一代可穿戴功能材料树立新标杆。

图1 文章摘要图

仿生制备：蚕丝基底的“功能赋能魔法”

团队一改传统面料功能改性的复杂路径，从材料结构设计入手，打造“Silk-Ppy-PDMS”三层核心架构。首先以天然蚕丝为基底，利用原位聚合技术让亲水性聚吡咯在蚕丝纤维表面生长出针状微观结构，既构建了超疏水所需的表面粗糙度，又赋予材料导电与光热转换能力；再通过超声辅助涂覆与热固化工艺，在Ppy层表面覆盖一层超疏水PDMS涂层，既锁定核心功能，又形成保护层防止Ppy氧化降解，同时完美保留蚕丝的天然透气性与柔韧性。整个制备过程简单可规模化，实现了“天然优势+人工功能”的无缝融合（图2）。

图2 Silk-Ppy-PDMS织物的制备流程与结构表征。A) 蚕丝-Silk-P5（Ppy原位生长）-Silk-P5-P（PDMS涂层）的分步制备示意图；B) Silk-P5的SEM图像；C) Silk-P5-P的SEM图像；D) Silk-P5-P的EDS元素分布图；E) 蚕丝、Silk-P5、Silk-P5-P的FTIR光谱对比。

2. 核心特性：超疏水+强力学+高透气，实用属性拉满

多功能的实现，离不开材料本身的优异基础性能。Silk-P5-P 面料通过精准调控聚吡咯单体浓度，实现了16.74 ± 0.69 μm的最优表面粗糙度，搭配PDMS的低表面能，达成155.5°的稳定水接触角与4.2°的滑动角，水滴滚落不沾附。机械性能方面，其拉伸强度达75.17 MPa，断裂伸长率25.3%，远超原始蚕丝；透气性保持在245 mm·s⁻¹，日常穿戴无闷感。更值得称道的是，面料在pH=1-12的宽酸碱范围内浸泡6小时后，水接触角仍超133°，且经15次胶带剥离、15次砂纸磨损及7天紫外照射后，功能依旧稳定，同时具备高效油水分离能力，对石油醚等油品的分离效率最高达97%，10次循环后性能无衰减（图3）。

图3 Silk-Ppy-PDMS织物的核心基础性能。A) 不同聚吡咯添加比例下织物的电导率；B)表面粗糙度；C) 表面能；D) 水接触角（WCA）；E) 滑动角（WSA）；F) 蚕丝与Silk-P5-P的透气率；G) Silk-P5-P的拉伸性能；H) 不同pH环境下Silk-P5-P的水接触角变化趋势；I) 四种油品（TL、CYH、PE、DCM）的分离通量与J) 分离效率；K) 石油醚油水分离10次循环的通量与L) 效率稳定性曲线。

3. 光热抗菌：近红外/阳光驱动的“细菌秒杀术”

面料的抗菌功能无需依赖化学抗菌剂，而是基于Ppy的高效光热转换特性。在湿态环境下，经1.0 W·cm⁻²的808 nm近红外光照射10分钟，Silk-P5-P表面温度可升至63.6℃，通过高温破坏细菌细胞膜实现物理杀菌。实验数据显示，该面料对金黄色葡萄球菌的抗菌率达99.98%，对大肠杆菌的抗菌率达99.91%。即使在模拟太阳光照射下，面料仍能实现有效升温，且经酸碱环境浸泡后，抗菌性能依旧稳定。SEM观察证实，照射后细菌细胞出现破裂、形态损伤，进一步验证了光热杀菌的有效性，为医疗防护、母婴衣物、户外装备等场景提供安全无刺激的抗菌解决方案（图4）。

图4. Silk-P5-P的光热抗菌性能与机制。A) 光热抗菌机制示意图；B) 不同光强（0.2-1.0 W·cm⁻²）下Silk-P5-P的10分钟升温曲线；C) 潮湿条件下，蚕丝、Silk-P5、Silk-P5-P在1.0 W·cm⁻²近红外照射下的温度变化与D) 热成像图像；E) 照射后金黄色葡萄球菌与大肠杆菌的菌落对比图；F) 对照组与Silk-P5-P组细菌的SEM图像；G) 金黄色葡萄球菌与H) 大肠杆菌的菌落数量与抗菌率。

4. 电磁屏蔽：超薄面料的“辐射防护盾”

针对X波段（8.2-12.4 GHz，日常电磁辐射主要波段），Silk-P5-P 展现出卓越的屏蔽性能。其针状Ppy结构与导电特性形成“反射+吸收”双重屏蔽机制：一方面通过面料表面与内部的多重反射延长电磁波传播路径，另一方面利用Ppy的介电损耗将电磁波转化为热能耗散，单层面料（厚度0.13 mm）的电磁屏蔽效能（EMI SE）达26.3 dB，远超20 dB的商用有效屏蔽标准，可阻挡99%以上的电磁辐射。更值得关注的是，其单位厚度屏蔽效能高达202.31 dB·mm⁻¹，处于同类材料领先水平；通过多层堆叠，5层面料的屏蔽效能可提升至62.9 dB，能满足更高防护需求，且超薄特性完全不影响穿戴舒适性（图5）。

图5. Silk-P5-P的电磁屏蔽性能与机制。A) 电磁屏蔽机制示意图；B) 不同聚吡咯单体浓度面料的X波段屏蔽效能对比；C) 吸收与反射系数以及电磁隔离效果量化分析；D) 1-5层的Silk-P5-P在X波段的EMI SE以E) 及吸收与反射系数；F) 本研究与近年报道的EMI屏蔽面料在厚度与单位厚度屏蔽效能上的对比。

多场景落地：从日常穿戴到特殊需求全覆盖

这款多功能复合面料的应用场景极具想象力：日常场景中，可制成防污、抗菌、防电磁辐射的智能衣物，适配上班族、宝妈、常接触电子设备的人群；医疗领域，可开发抗菌防水的医护服、口罩，减少交叉感染风险；军事与户外场景，能打造防电磁侦察、防雨水、防细菌的作战服与户外装备；可穿戴电子领域，可作为柔性传感器、智能手环的防护基底，兼顾屏蔽与柔韧性。

团队深耕：天然材料创新的“浙大力量”

本研究由浙江大学动物科学学院、浙江省蚕蜂资源利用与创新重点实验室杨明英教授团队完成，魏天铖博士为第一作者。团队长期聚焦蚕丝蛋白的基础研究与应用开发，凭借对天然材料结构与功能的深刻理解，创新工艺路径，成功赋予蚕丝“1+1+1>3”的多功能特性。研究得到浙江省科技计划项目、国家蚕桑产业技术体系、国家自然科学基金等项目的支持，相关技术已具备规模化生产潜力。

未来展望：功能面料的“自然与科技融合之路”

从蚕茧到“超级面料”，浙大团队的研究不仅突破了传统功能面料的单一局限，更验证了天然材料作为功能载体的巨大潜力。未来，团队将进一步优化制备工艺、拓展功能边界，探索其在智能穿戴、柔性电子、高端防护等领域的深度应用。相信这款集超疏水、抗菌、电磁屏蔽于一身的丝素蛋白复合面料，终将走进更多生活场景，让人们在享受科技便利的同时，拥有更安全、舒适、省心的穿戴体验。

论文链接：

https://doi.org/10.1007/s42114-025-01594-6

人物简介：

杨明英，浙江大学求是特聘教授，博士生导师，国家“万人计划”科技创新领军人才，国家蚕桑产业技术体系岗位科学家，英国皇家化学学会会士。以蚕桑丝多元化高值化开发利用为主要方向，将蚕丝蛋白与生物、纳米、能源与环保等国家战略性新兴产业相结合，在骨组织工程和纳米生物材料研究方向取得了一系列创新成果。以第一或通讯作者在Nature Communication, Chemical Reviews, Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Materials Science & Engineering R-Reports, Aggregate等国际顶级期刊发表SCI论文百余篇；授权国家发明专利70余项；获省部级科学技术进步奖一等奖1项、二等奖4项、三等奖1项。担任Wiley出版的SCI国际期刊Microscopy Research & Technique高级副主编，为该期刊负责2017年度silk-based biomaterials专刊，担任期刊Advanced Drug Delivery Reviews客座编辑，负责编辑Virus-based biomaterials专刊。