漫畫 | 衣服為什麼能洗乾淨？這個動作才是關鍵！

來自專欄 Sheldon144 人贊了文章

（這是Sheldon的第89篇漫畫，所有圖片大約3.2MB。）

十二烷基硫酸鈉就是你平時用的洗潔精、洗衣粉中的一種常見的發泡劑，表面活性劑。當它在水中溶解以後，就會發生電離，形成帶正電的陽離子（鈉），和帶負電的陰離子（十二烷基硫酸根）。

當陰離子遇上污漬粒子以後，它們通常會用長長的尾巴把污漬包圍起來，強迫原本不溶於水的污漬跟著它們一起到處漂。

所以，加了十二烷基硫酸鈉之後，污漬就沒法頑固地粘在衣服的纖維上了。但是這樣就可以把衣服洗乾淨了嗎？

於是，量量把Sheldon和山小魈變小了，放在了短褲的纖維上。

他們發現，山小魈的褲子是由純棉纖維按照一定規則紡織成的，在材料學上，叫作

「雙孔徑毛細結構」（Biporous structure）

如果我們用加了洗滌劑的水沖洗這種材料中的污漬，藏在大孔中的污漬很容易沖走，但是藏在小孔中的污漬幾乎不受影響。

所以，用十二烷基硫酸鈉的飽和溶液沖洗後，雖然其中的陰離子會跟污漬粒子結合，減弱污漬在纖維上的附著力，但是在水流沖不到的犄角旮旯里，污漬粒子還是會賴著不走。

此時，如何才能把污漬粒子洗乾淨？（單選）

A、使勁揉搓

B、努力拍打

C、換一種洗滌劑

D、繼續浸泡

E、用清水沖洗

F、使用光頭強團伙自動洗襪機

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因此，當洗滌劑的陰離子把污漬粒子都包裹起來以後，正確的洗滌方法是：

再用清水沖洗！

先用洗滌劑溶液浸泡，再用清水沖洗之後，奇蹟發生了：各種污漬粒子在陰離子的挾持下，突然從各個犄角旮旯里自動冒出來了。

這是因為，當我們用洗滌劑溶液浸泡衣服，再用清水沖洗它時，由於清水裡陰離子的濃度低，衣服上的陰離子就會自發地向清水中擴散。

但是，十二烷基硫酸根做的陰離子長得大，擴散慢，鈉做的陽離子個頭小，擴散快。如果帶正電的鈉離子都跟著清水跑路了，剩下的陰離子由於帶負電，就會在電場的作用下，迅速跟上。

這樣一來，在十二烷基硫酸根做的陰離子的挾持下，污漬粒子再也藏不住了，都從各個旮旯里冒了出來。於是，原先水流完全沖不到的地方，一下子就變乾淨了！

所以，衣服之所以能變乾淨，靠的就是洗滌劑濃度差產生的擴散和電泳的聯合效應，這叫做

擴散電泳（diffusiophoresis）

科學家在1947年的時候就發現了擴散電泳現象，但是直到今年3月，三位夏威夷大學的科學家才通過實驗證明，衣服就是利用這個原理洗乾淨的。

腳本：Sheldon | 美指：牛貓 | 繪製：周源、賞鑒 | 排版：胡豆

本文首發於浙江省科技館

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註：

1.科學家用膠體粒子模擬洗衣服的過程

（a ）使用十二烷基硫酸鈉飽和溶液持續沖洗，「死胡同」里的顆粒並不會衝出來，因此無法洗乾淨。

（b）先用十二烷基硫酸鈉飽和溶液沖洗，再用清水沖洗，產生濃度的差異，就可以洗出很多顆粒。

2. 科學家用一塊純棉纖維演示三種不同的洗衣服的過程

（a）先用十二烷基硫酸鈉飽和溶液浸泡，再用清水沖洗。

（b）先用十二烷基硫酸鈉飽和溶液浸泡，再用十二烷基硫酸鈉飽和溶液沖洗。

（c）先用清水浸泡，再用清水沖洗。

3. 十二烷基硫酸鈉的高濃度溶液對皮膚有刺激性。所以，前面兩個實驗僅供參考，請大家不要在自己家裡嘗試做。

參考文獻：

Sangwoo Shin, Cleaning by Surfactant Gradients: Particulate Removal from Porous Materials and the Significance of Rinsing in Laundry Detergency, Physical Review Applied 9, 034012 (2018).

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