自然晾干后的毛巾为什么那么硬

花王公司与北海道大学进行的一项新研究表明,棉表面上残留的“束缚水”(bound water)可以让棉的单根纤维交叉结合,这使得棉制品自然晾干后会变硬。该发现为我们了解水在材料表面的特殊表现提供了新思路,更可以为发展清洁技术提供新思路。

若清洗时没有柔顺剂,且经过自然晾干的棉质毛巾常会变得很硬,这是一个常见的生活现象,但其背后的作用机制却一直是个谜。在先前的研究中,花王公司的研究团队认为束缚水是让毛巾变硬的原因,束缚水是一种特殊的存在于材料表面的特殊性质的水。该团队提出了一种理论模型,认为残留在棉花表面的束缚水通过一种叫做毛细粘附的现象,引起了单纤维之间的交叉结合。

发表在The Journay of Physical Chemistry C上的一篇最新研究中,研究人员发表了对棉花表面束缚水的直接观察结果,为花王公司提出的模型进行了佐证。北海道大学的Kenichiro Murata参与了这一研究。他们采用了原子力显微镜(AFM)与基于原子力显微镜的红外光谱(AFM-IR)的特殊分析技术,以从分子水平分析棉花表面的束缚水。

原子力显微镜的观察结果表明,在棉花表面存在着一种非纤维素的粘性物质,而纤维素是棉花的主要成分。这一结果有力地表明此处存在着粘性束缚水,从而引起了毛细粘附现象。在光谱实验中,自然干燥的棉花表面出现了两个峰值,更是证明了束缚水的存在。而在完全去除棉花表面的水分后,未观察到峰值。除此之外,光谱还表明束缚水在空气-水交界处、水-棉花交界处分别表现出了不同的状态。

Kenichiro Murata说:“实验表明,棉花表面很明显存在着束缚水,束缚水帮助形成了特定的动态性质,例如毛细粘附造成的干硬效果。除此之外,束缚水本身还表现出不同于普通水的独特氢键结合状态。”花王公司的Takako Igarash补充说:“过去人们认为,柔顺剂之所以发生作用是因为减少了棉纤维之间的摩擦。但我们的研究结果表明束缚水参与了棉花的硬化过程,这让我们更好地理解柔顺剂的工作原理,可以帮助我们更好地研究柔顺剂的配方和系统。”

稿源:eurekalert

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