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微譜檢測(cè)有獎(jiǎng)?wù){(diào)研
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為什么毛巾會(huì)變硬 原子力顯微鏡告訴你答案

2020-04-09 10:22:59來源:儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞:棉纖維閱讀量:6660
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導(dǎo)讀:近日,日本花王公司和北海道大學(xué)的研究人員發(fā)表了一篇論文,為毛巾變硬問題提出了一種新的解釋——毛巾自然干燥后殘留在棉纖維表面的“結(jié)合水”會(huì)通過毛細(xì)粘附過程使棉纖維相互交聯(lián),導(dǎo)致毛巾變硬。

  【儀器網(wǎng) 材料化工】新買的毛巾越用越硬大概是很多人都會(huì)遇到的困擾。為了解決這個(gè)問題也許你試過清洗的時(shí)候加柔順劑、加醋煮、加食用堿煮、甚至用淘米水煮,但是這些方法都沒辦法解決毛巾變硬的問題。
 

 
  毛巾為什么會(huì)變硬呢?網(wǎng)上關(guān)于這個(gè)問題的回答主要有三種:1.水中的鈣、鎂離子與肥皂結(jié)合形成不溶于水的皂垢,這些皂垢附著在毛巾纖維上就會(huì)使毛巾變黃變硬;2.皮膚分泌的油脂、汗液以及皮膚上的皮屑、灰塵等雜質(zhì)積累在毛巾纖維中;3.毛巾長(zhǎng)時(shí)間使用后棉纖維受到損傷消耗。這些回答真的可以解釋毛巾變硬的問題嗎?科學(xué)研究表明真相并沒有這么簡(jiǎn)單。
 
  近日,日本花王公司和北海道大學(xué)的研究人員在Journal of Physical Chemistry C 雜志上發(fā)表了一篇論文,為毛巾變硬問題提出了一種新的解釋——毛巾自然干燥后殘留在棉纖維表面的“結(jié)合水”會(huì)通過毛細(xì)粘附過程使棉纖維相互交聯(lián),導(dǎo)致毛巾變硬。
 
  當(dāng)纖維素與水接觸后,一部分水會(huì)與纖維素的羥基發(fā)生強(qiáng)氫鍵作用,形成結(jié)合水。以前有人做出過推測(cè),當(dāng)毛巾自然晾干時(shí),游離水蒸發(fā)使纖維之間的距離縮短,此時(shí)纖維表面的結(jié)合水就促使纖維相互交聯(lián),從而讓毛巾變硬。實(shí)驗(yàn)證明,經(jīng)過110℃真空加熱烘干完全去除結(jié)合水之后,毛巾可以恢復(fù)蓬松柔軟的狀態(tài)。這一實(shí)驗(yàn)雖然可以證明棉纖維表面存在結(jié)合水,并參與了毛巾變硬的過程,但沒有直接證據(jù)。
 
  而本次研究中,日本的研究人員利用原子力顯微鏡以及原子力顯微鏡-紅外光譜直接觀察到了結(jié)合水的存在。研究人員通過原子力顯微鏡觀察棉纖維表面,發(fā)現(xiàn)除了纖維素之外還存在一種粘性物質(zhì),這說明棉纖維表面確實(shí)存在具有粘性的結(jié)合水。
 
  然后研究人員將紅外光譜與原子力顯微聯(lián)用,觀察到自然干燥的棉質(zhì)毛巾?xiàng)l表面的光譜存在兩個(gè)明顯的特征峰。經(jīng)過在110℃條件下真空加熱,去除結(jié)合水之后,這兩個(gè)特征峰消失,變成兩個(gè)小峰。這說明之前觀察到的兩個(gè)特征峰來自結(jié)合水,而且棉纖維表面的結(jié)合水與空氣接觸的狀態(tài)和與棉纖維接觸的狀態(tài)存在差異。實(shí)驗(yàn)證明,結(jié)合水在棉纖維表面明顯存在,并且可以通過毛細(xì)粘附現(xiàn)象導(dǎo)致棉纖維變硬。
 
  原子力顯微與紅外光譜聯(lián)用技術(shù)又被稱為納米紅外光譜技術(shù)(AFM-IR),將紅外光譜分析的空間分辨率提高到了100nm以下。AFM-IR可以實(shí)現(xiàn)紅外吸收成像、紅外吸收光譜采集以及原子力顯微成像等功能,是現(xiàn)代材料科學(xué)在納米級(jí)別分辨率進(jìn)行材料表征分析的先進(jìn)儀器設(shè)備。正是由于AFM-IR強(qiáng)大的功能,研究者才得以直接觀察到棉纖維表面結(jié)合水的存在,解開毛巾變硬的謎團(tuán)。
 
  實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了結(jié)合水在纖維硬度變化方面的作用,同時(shí)結(jié)合水獨(dú)特的氫鍵狀態(tài)也讓研究者對(duì)纖維素界面水的微觀性質(zhì)有了進(jìn)一步的了解。根據(jù)這一研究成果,也許可以開發(fā)出更有針對(duì)性的衣物柔順劑,解決毛巾以及其它衣物自然干燥后變硬的問題。
 
  資料來源:X-MOL
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