Hvorfor bliver dit bomuldshåndklæde stift efter naturlig tørring?

Et bomuldsbundt efter naturlig tørring blev stift, som om det var limet (til venstre), hvorimod den, der blev tørret ved tvungen dræning i en vaskemaskine sammen med fysisk omrøring, såsom rystning, forblev fleksibel (til højre). Kredit:J. Surfact Deterg

Det resterende "bundne vand" på bomuldsoverflader tværbinder enkeltfibre af bomuld, forårsager hærdning efter naturlig tørring, ifølge en ny undersøgelse foretaget af Kao Corporation og Hokkaido University. Dette giver ny indsigt i unikke vandadfærd på materialeoverflader og hjælper forskere med at udvikle bedre renseteknologier.

Bomuldshåndklæder bliver ofte stive, når de vaskes uden skyllemiddel og tørres naturligt, men mekanismen bag det er forblevet et mysterium. I tidligere undersøgelser, forskergrupperne ved Kao Corporation foreslog involvering af bundet vand - en speciel type vand, der udviser unikke egenskaber på overfladen af materialer - til hærdning. Gruppen foreslog en teoretisk model, hvor det bundne vand, der forbliver på overfladen af bomuld, forårsager tværbinding mellem enkelte fibre gennem en proces kaldet kapillær adhæsion.

I den aktuelle undersøgelse offentliggjort i Journal of Physical Chemistry C , forskergruppen rapporterer direkte observationer af det bundne vand på bomuldsoverflader, giver stærke beviser for Kaos model. Sammen med Ken-ichiro Murata fra Hokkaido University, gruppen brugte specielle analytiske teknikker kaldet atomkraftmikroskopi (AFM) og AFM-baseret infrarød spektroskopi (AFM-IR) til at undersøge det bundne vand på bomuldsoverflader på molekylært niveau.

AFM-observationerne indikerede eksistensen af et viskøst stof på bomuldsoverfladen, som ikke er cellulose, hovedbestanddelen af bomuld. Dette stærkt foreslåede viskøse bundne vand er til stede og forårsager kapillær vedhæftning - et fænomen, hvor væske, der er klemt mellem faste overflader, får dem til at klæbe. I de følgende forsøg, AFM-IR-spektrene af naturligt tørrede bomuldsoverflader viste to toppe, der indikerer eksistensen af vand. På den anden side, ingen toppe blev observeret efter fuldstændig fjernelse af vand på bomuldsoverfladen. Desuden, spektrene, viser to klare toppe, foreslog, at det bundne vand tager to forskellige tilstande ved luft-vand-grænsefladen og vand-bomuld-grænsefladen, henholdsvis.

Bundet vand på en bomuldsoverflade tværbinder enkeltfibre via kapillær vedhæftning. Kredit:J. Phys. Chem. C

"Eksperimenterne tydeliggjorde, at bundet vand er tydeligt på bomuldsoverflader og bidrager til visse dynamiske egenskaber, såsom stivhed medieret af kapillær adhæsion. selve det bundne vand manifesterede en unik hydrogenbindingstilstand, der er forskellig fra almindeligt vand, " sagde Ken-ichiro Murata fra Hokkaido Universitet. Takako Igarashi fra Kao Corporation tilføjede, "Man har troet, at skyllemidler reducerer friktionen mellem bomuldsfibre. vores resultater, der viser involveringen af bundet vand i hærdningen af bomuld, giver ny indsigt i, hvordan skyllemidler virker og kan hjælpe os med at udvikle bedre midler, formuleringer og systemer."

AFM-IR-spektrene viser to klare toppe, hvilket tyder på, at bundet vand indtager to forskellige tilstande ved grænsefladen mellem luft og vand og grænsefladen mellem vand og bomuld, henholdsvis. Kredit:J. Phys. Chem. C

Sidste artikelEn bærbar, fritstående elektrokemisk sensorsystem

Næste artikelForskning i perovskit-silicium tandemceller viser ny vej at gå