Ett bomullsknippe efter naturlig torkning blev styvt som om det limmades (vänster), medan den som torkats av tvångsdränering i en tvättmaskin tillsammans med fysisk omrörning som skakning förblev flexibel (höger). Kredit:J. Surfact Deterg
Det återstående "bundna vattnet" på bomullsytor tvärbinder enskilda fibrer av bomull, orsakar härdning efter naturlig torkning, enligt en ny studie utförd av Kao Corporation och Hokkaido University. Detta ger ny insikt om unika vattenbeteenden på materialytor och hjälper forskare att utveckla bättre rengöringstekniker.
Bomullshanddukar blir ofta stela när de tvättas utan sköljmedel och torkas naturligt, men mekanismen bakom det har förblivit ett mysterium. I tidigare studier, forskargrupperna vid Kao Corporation föreslog inblandning av bundet vatten - en speciell typ av vatten som uppvisar unika egenskaper på materialytan - för härdningen. Gruppen föreslog en teoretisk modell där det bundna vattnet som finns kvar på ytan av bomull orsakar tvärbindning mellan enstaka fibrer genom en process som kallas kapillärvidhäftning.
I den aktuella studien publicerad i Journal of Physical Chemistry C , forskargruppen rapporterar direkta observationer av det bundna vattnet på bomullsytor, ger starka bevis för Kaos modell. Sällskap av Ken-ichiro Murata från Hokkaido University, gruppen använde speciella analytiska tekniker som kallas atomkraftsmikroskopi (AFM) och AFM-baserad infraröd spektroskopi (AFM-IR) för att undersöka det bundna vattnet på bomullsytor på molekylär nivå.
AFM-observationerna indikerade förekomsten av en viskös substans på bomullsytan som inte är cellulosa, huvudkomponenten i bomull. Detta starkt föreslagna viskösa bundna vatten är närvarande och orsakar kapillärvidhäftning - ett fenomen där vätska som är inklämd mellan fasta ytor får dem att fästa. I följande experiment, AFM-IR-spektra av naturligt torkade bomullsytor visade två toppar som indikerar förekomsten av vatten. Å andra sidan, inga toppar observerades efter fullständigt avlägsnande av vatten på bomullsytan. Vidare, spektra, visar två tydliga toppar, föreslog att det bundna vattnet tar två olika tillstånd vid luft-vatten-gränssnittet och vatten-bomullsgränssnittet, respektive.
Bundet vatten på en bomullsyta tvärbinder enskilda fibrer via kapillärvidhäftning. Kredit:J. Phys. Chem. C
"Experimenten klargjorde att bundet vatten är uppenbart på bomullsytor och bidrar till vissa dynamiska egenskaper såsom styvhet förmedlad av kapillärvidhäftning. Dessutom, det bundna vattnet i sig uppvisade ett unikt vätebindningstillstånd som skilde sig från det för vanligt vatten, " sa Ken-ichiro Murata från Hokkaido University. Takako Igarashi från Kao Corporation lade till, "Man har trott att sköljmedel minskar friktionen mellan bomullsfibrer. våra resultat som visar inblandningen av bundet vatten i härdningen av bomull ger ny insikt om hur sköljmedel fungerar och kan hjälpa oss att utveckla bättre medel, formuleringar och system."
AFM-IR-spektra som visar två tydliga toppar, vilket tyder på att bundet vatten tar två olika tillstånd vid luft-vatten-gränssnittet och vatten-bomullsgränssnittet, respektive. Kredit:J. Phys. Chem. C
