Het resterende "gebonden water" op katoenen oppervlakken verknoopt enkele katoenvezels, veroorzaakt verharding na natuurlijke droging, volgens een nieuwe studie uitgevoerd door Kao Corporation en Hokkaido University. Dit geeft nieuw inzicht in uniek watergedrag op materiaaloppervlakken en helpt onderzoekers betere reinigingstechnologieën te ontwikkelen.

Katoenen handdoeken worden vaak stijf als ze zonder wasverzachter worden gewassen en op natuurlijke wijze worden gedroogd, maar het mechanisme erachter is een mysterie gebleven. In eerdere onderzoeken is de onderzoeksgroepen van Kao Corporation suggereerden de betrokkenheid van gebonden water - een speciaal type water dat unieke eigenschappen vertoont op het oppervlak van materialen - voor de verharding. De groep stelde een theoretisch model voor waarin het gebonden water dat op het oppervlak van katoen achterblijft, verknoping tussen afzonderlijke vezels veroorzaakt door een proces dat capillaire hechting wordt genoemd.

In de huidige studie gepubliceerd in de Journal of Physical Chemistry C , de onderzoeksgroep rapporteert directe waarnemingen van het gebonden water op katoenen oppervlakken, het leveren van sterk bewijs voor Kao's model. Samen met Ken-ichiro Murata van Hokkaido University, de groep gebruikte speciale analytische technieken genaamd atomic force microscopy (AFM) en AFM-gebaseerde infrarood spectroscopie (AFM-IR) om het gebonden water op katoenen oppervlakken op moleculair niveau te onderzoeken.

De AFM-waarnemingen wezen op het bestaan ​​van een stroperige substantie op het katoenoppervlak die geen cellulose is, het belangrijkste bestanddeel van katoen. Dit sterk gesuggereerde viskeus gebonden water is aanwezig en veroorzaakt capillaire hechting - een fenomeen waarbij vloeistof tussen vaste oppervlakken ervoor zorgt dat ze hechten. In de volgende experimenten, de AFM-IR-spectra van natuurlijk gedroogde katoenen oppervlakken vertoonden twee pieken die wijzen op het bestaan ​​van water. Anderzijds, er werden geen pieken waargenomen na het volledig verwijderen van water op het katoenoppervlak. Verder, de spectra, met twee duidelijke pieken, suggereerde dat het gebonden water twee verschillende toestanden aanneemt op het grensvlak lucht-water en het grensvlak water-katoen, respectievelijk.

"De experimenten verduidelijkten dat gebonden water zichtbaar is op katoenen oppervlakken en bijdraagt ​​​​aan bepaalde dynamische eigenschappen zoals stijfheid die wordt gemedieerd door capillaire hechting. Ook, het gebonden water zelf vertoonde een unieke waterstofbindingstoestand die anders was dan die van gewoon water, " zei Ken-ichiro Murata van Hokkaido University. Takako Igarashi van Kao Corporation voegde toe:"Er is gedacht dat wasverzachters de wrijving tussen katoenvezels verminderen. onze resultaten die de betrokkenheid van gebonden water bij de verharding van katoen aantonen, geven nieuw inzicht in hoe wasverzachters werken en kunnen ons helpen betere middelen te ontwikkelen, formuleringen en systemen."