Những chiếc khăn tắm bằng bông được phơi ngoài không khí thường sẽ cứng như gỗ sau khi khô kể cả có dùng nước xả vải, nhưng vẫn là chiếc khăn này nếu giặt và sấy bằng máy lại khá mềm mại.
Nhiều người trong chúng ta thường giặt giũ quần áo và phơi chúng dưới ánh nắng Mặt trời để chúng khô tự nhiên, một số người khác thì sẽ giặt và sấy khô quần áo bằng máy. Nhưng có một hiện tượng khiến nhiều người thắc mắc rằng tại sao quần áo chất cotton, đặc biệt là khăn tắm, nếu sấy máy thì mềm mại nhưng khi phơi khô tự nhiên trên dây lại cứng như gỗ?
Khăn tắm cotton tự nhiên khi phơi khô tự nhiên trên dây lại cứng như gỗ. (Ảnh: Getty Images)
Câu hỏi trên đã làm các nhà khoa học bối rối trong một thời gian, cho đến khi một nhóm nghiên cứu từ Đại học Hokkaido và Tập đoàn Kao tại Nhật Bản giải mã được điều này, cung cấp cái nhìn sâu sắc mới về hoạt động độc đáo của nước trên bề mặt vật liệu, từ đó giúp phát triển các công nghệ làm mềm vải tốt hơn.
Theo nghiên cứu, một lượng nước còn lại trên bề mặt vải cotton (bông) đã liên kết các sợi vải cotton đơn lẻ, gây ra tình trạng cứng lại sau khi khô tự nhiên.
Ngay cả trong điều kiện khí hậu khô nhất, bông vẫn giữ nước tự nhiên vì thành phần chính của nó là xenlulo thu hút các phân tử nước. Ở nhiệt độ 25 độ C và độ ẩm tương đối 60%, khoảng 8% trọng lượng của bông là nước.
Sợi cotton trên khăn tắm. (Nguồn: iStock).
Lý giải điều này, các nhà khoa học cho biết hầu hết các loại vải (trừ lụa và len) không làm từ nhựa thì đều được làm từ thực vật. Cotton được làm từ vỏ hạt xốp của một loại cây bụi nhỏ, trong khi vải rayon, modal, viscose, acetate, tre và các loại vải tương tự được làm từ bột gỗ.
Thực vật chứa nhiều xenlulo, một hợp chất hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo khung cho tế bào thực vật, giúp duy trì hình dạng và độ cứng cáp của chúng. Xenlulo hấp thụ nước rất tốt, đó là lý do tại sao các nhà sản xuất khăn tắm thường làm khăn từ cotton thay vì polyester.
Các phân tử nước bám vào xenlulo và leo dọc theo nó thông qua một quá trình gọi là hiện tượng mao dẫn. Xenlulo thậm chí còn có thể bất chấp trọng lực để kéo nước dọc theo bề mặt của nó.
Trong khi đó, nước là một phân tử phân cực, nghĩa là một mặt của nó mang điện tích dương và mặt kia mang điện tích âm, do đó, nước dễ bị điện tích thu hút.
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các sợi liên kết chéo riêng lẻ trên vải khô bằng không khí như khăn bông thực sự có "nước liên kết" giữa các sợi, khiến chúng dính vào nhau.
Các thí nghiệm do nhóm nghiên cứu tiến hành đã phát hiện nước liên kết trên bề mặt sợi bông tạo ra "sự kết dính mao dẫn" - một hiện tượng trong đó chất lỏng kẹp giữa các bề mặt rắn gây ra sự kết dính và tạo ra độ cứng cho vải khi những sợi vải dính lại với nhau.
Hình ảnh minh họa các sợi bông đơn lẻ được liên kết với nhau bằng nước. (Nguồn: AIP).
Nhà nghiên cứu Takako Igarashi của Kao Corporation cho biết nước liên kết ở trạng thái này có độ dính hơn nước thông thường, tương tự như keo xịt tóc.
Trong keo xịt tóc, một chất polyme dính chặt các sợi tóc lại với nhau, còn trong khăn tắm phơi khô trong không khí, nước liên kết giữ chặt các sợi bông lại với nhau. Điều này được thực hiện thông qua một mạng lưới các liên kết hydro mạnh, giữa các phân tử nước và giữa nước liên kết với các nhóm hydroxyl (được tạo thành từ một nguyên tử oxy và một nguyên tử hydro) trong xenlulo.
Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng lực cơ học - xảy ra khi quần áo bị quăng quật trong máy sấy - khiến vải mềm hơn, có thể là do nó phá vỡ các liên kết hydro trong nước liên kết. Họ cũng phát hiện khi loại bỏ hết nước khỏi khăn tắm phơi khô bằng cách đun nóng trong chân không, khăn tắm sẽ bông xốp trở lại.
Takako Igarashi cho biết sự hiểu biết về tác động của nước liên kết lên độ cứng của vải cotton sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về cách thức hoạt động của chất làm mềm vải, từ đó giúp họ thiết kế các sản phẩm làm mềm được cải thiện tốt hơn.