《3小時搞懂日常生活中的科學!【圖解版】》:紙尿布和衛生棉為什麼吸滿水分卻不會漏?

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文:左卷健男

【紙尿布為什麼吸滿水分卻不會漏?】

充分吸收尿液,不會漏出的紙尿布,和維持女性正常生活的衛生棉,明明薄如毛巾,為什麼卻能吸收那麼大量的水分呢?

紙尿布的構造意外複雜

吸收大量尿液卻不會漏出的紙尿布,大致可分成三層。

第一層是保護肌膚的表層。它使用吸水性、吸汗性佳的聚烯烴 [1] 材料,不但能保持乾爽,而且具有尿液不回滲的功能。

第二層是完全吸收尿液的吸收體。吸收體中使用了「超吸水性聚合物」(Superabsorbent Polymer:通稱『SAP』),這個SAP正是紙尿布能吸收大量尿液的關鍵。

第三層是防水材質,它的設計可讓液體不外漏,只有排出濕氣。

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Photo Credit: 好讀出版

支援育兒與老年照護的「高吸水性聚合物」是什麼?

尿尿不會漏的祕密在SAP。

SAP是織網細密的顆粒狀「功能性化學品」,能夠通過和水分子連接的氫鍵吸收溶液,因此能吸收100~1000倍於本身重量的水分。包住水分的大網在吸水之前,壓縮得非常小,開始吸收水分後慢慢膨脹,可以儲存大量水分。具有優於吸水性、膨潤性、保水性等特長。

此外,吸收的水(尿液)會與材料連結成水凝膠呈凝膠狀,水分被鎖在結構中凝固,即使壓住尿布也不會漏出來。

含有SAP的紙尿布是從1980年代開始上市。以前一般使用的都是墊了厚棉的布尿布。膚觸感也不太好。SAP的出現,製造出不但薄也好用的紙尿布,水分的吸水率也有了飛躍性的提高。

以前的尿布必須頻繁的更換,每次都得洗手,非常「麻煩」。SAP一掃這些麻煩事,可以說它改變了尿布的歷史。

另外,生產SAP的日本觸媒等幾家日本企業,在全球市占率超過40%以上,可以說日本的化學技術對世界育兒、照護有了卓越的貢獻。

其他日常可見的SAP

除了紙尿布和衛生棉之外,SAP也用在各式各樣的物品上。

例如冬天不可缺少的一次性暖暖包,暖暖包中的鐵粉和空氣中的氧互相作用而氧化,變成氧化鐵時產生熱量釋放到周圍環境, 因而會變得暖暖的。為了促進氧化進行,會使用凝膠材料,其中就含有SAP。

其他還有芳香劑、保冷劑、寵物用室內尿墊和貓砂。比較奇怪的還有使用SAP的「砂包」,遇到災難時它可以吸水,快速膨脹使用。與用土壤製作的砂包相比,膨脹前薄又輕,所以可減少保管空間,成為它一大優點。

所以,SAP是一種讓我們生活更加方便、舒適的物質。

紙尿布拯救沙漠化?

目前有研究正在利用這種SAP的特性,幫助沙漠變成綠地。

SAP只要一公克就能吸收一公升的水。因此,目前嘗試在植林的時候將它混入沙土,提高沙地的保水力。SAP包含的水分不會快速蒸發,可以忍受沙漠的乾燥。

科學家也在SAP中補充生物分解 [2] 的功能,解決下一世代使用後的廢棄問題。

豆腐和蒟蒻都是SAP的好夥伴

主要部分為水分,但能像固體一樣凝結的東西,我們叫做凝膠 [3],像是SAP的紙尿布吸收尿液一樣。

例如豆腐、果凍、寒天、蒟蒻等都是凝膠的夥伴。這些物質是由許多非常小的線狀物密集,形成網狀連結,看似網絡,網眼的空隙含水,形成固體狀。

此外,科學遊戲中經常使用的手作史萊姆,是在由線狀分子形成聚乙烯醇加入硼砂,在分子間搭橋結合 [4],形成可鎖住大量水分的網子。

以下圖示都是構造相同的夥伴。

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Photo Credit: 好讀出版

附註

[1 聚烯烴和聚乙烯、聚丙烯等,都是由氫和碳構成的高分子化合物總稱。

[2] 生物分解,指的是在自然環境中,被微生物或酵素分解的特性。此外,也會將生物體內的高分子化合物分解、吸收,變成無機物。這不但能減輕環境的負擔,而且也有望成為取代塑膠的材料。

[3] 凝膠是固體的、類似果凍的材料,沒有流動性。

4] 此時鎖住水分同時結合,因此觸感介於固體與液體中間。

相關書摘 ►《3小時搞懂日常生活中的科學!【圖解版】》:條碼或QR碼的原理是怎麼樣的?

書籍介紹

本文摘錄自《3小時搞懂日常生活中的科學!【圖解版】》,好讀出版

作者:左卷健男
譯者:陳嫻若

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3小時搞懂日常生活科學_立體書
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責任編輯:翁世航
核稿編輯:王祖鵬


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收聽管道如下:

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