Пожелтение ткани, особенно заметное на белой одежде, является результатом химической реакции между материалом и органическими соединениями, содержащимися в кожном сале и поте. Ключевыми виновниками этого процесса выступают олеиновая кислота и сквален. Ситуация усугубляется при контакте с природными пищевыми пигментами, такими как каротин из апельсинов или ликопин, содержащийся в томатах.
Традиционные методы борьбы с такими пятнами основаны на применении химических окислителей, включая отбеливатели и перекись водорода. Механизм их действия заключается в разрушении углеродных атомов с двойной связью в структуре пятна. Именно эти атомы поглощают свет, делая загрязнение видимым. После их разрушения пятно перестает поглощать световые волны в видимом спектре и кажется белым, хотя сами химические вещества могут оставаться на ткани.
Однако у этих методов есть существенные недостатки. Результаты их применения часто неудовлетворительны, многие химические окислители наносят вред окружающей среде, а постоянная покупка новой одежды взамен испорченной является экономически и экологически неустойчивой практикой.
Японские химики Томохиро Сугахара и Хисанари Ёнэда предложили новую стратегию удаления пятен, опубликованную в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering. Их метод основан на использовании высокоинтенсивного синего светодиодного (LED) света вместо агрессивных химических растворителей.
Данная технология использует процесс, называемый фотообесцвечиванием. Видимый синий свет в сочетании с кислородом из окружающего воздуха действует как окислитель, эффективно удаляя цвет пятна. Это позволяет отказаться от применения агрессивных химических реагентов, что делает метод более экологичным.
Идея исследования возникла после того, как в предыдущей работе ученые обнаружили, что облучение синим светом высокой интенсивности устраняет пожелтение в состарившихся полимерных смолах. Это натолкнуло их на мысль, что тот же принцип может быть применен и к тканям без повреждения материала.
Эксперимент состоял из двух этапов. Сначала исследователи в течение трех часов подвергали облучению синим светом пробирки с бета-каротином, ликопином и скваленом. Затем они нанесли сквален на образцы хлопчатобумажной ткани и нагрели их, чтобы имитировать застарелое пятно.
Далее ученые сравнили эффективность трех методов удаления этого пятна: обработка в ванне с перекисью водорода, воздействие синим светодиодным светом и облучение ультрафиолетовым (УФ) светом. Результаты показали, что обработка синим светом однозначно превзошла оба альтернативных варианта. Всего за 10 минут облучения желтый цвет от пятна, имитирующего пот, был значительно устранен.
Применение ультрафиолетового света оказалось контрпродуктивным. УФ-облучение не только не удалило пятно, но и привело к образованию новых соединений с желтым оттенком, усугубив проблему.
Дальнейшие тесты подтвердили, что обработка синим светом безопасна и эффективна для осветления пятен не только на хлопке, но и на шелке и полиэстере. Метод также успешно справился с загрязнениями, вызванными олеиновой кислотой, томатным и апельсиновым соком.
В будущем Сугахара и Ёнэда планируют провести дополнительные тесты на долговечность и безопасность технологии, прежде чем выводить ее на коммерческий рынок. Они считают, что светодиодная технология способна значительно продлить срок службы одежды.
При этом технология удаляет уже существующие пятна, но не предотвращает появление новых. Как заключают исследователи: «Избегать новых пятен от еды все равно будет вашей обязанностью».
Изображение носит иллюстративный характер
Традиционные методы борьбы с такими пятнами основаны на применении химических окислителей, включая отбеливатели и перекись водорода. Механизм их действия заключается в разрушении углеродных атомов с двойной связью в структуре пятна. Именно эти атомы поглощают свет, делая загрязнение видимым. После их разрушения пятно перестает поглощать световые волны в видимом спектре и кажется белым, хотя сами химические вещества могут оставаться на ткани.
Однако у этих методов есть существенные недостатки. Результаты их применения часто неудовлетворительны, многие химические окислители наносят вред окружающей среде, а постоянная покупка новой одежды взамен испорченной является экономически и экологически неустойчивой практикой.
Японские химики Томохиро Сугахара и Хисанари Ёнэда предложили новую стратегию удаления пятен, опубликованную в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering. Их метод основан на использовании высокоинтенсивного синего светодиодного (LED) света вместо агрессивных химических растворителей.
Данная технология использует процесс, называемый фотообесцвечиванием. Видимый синий свет в сочетании с кислородом из окружающего воздуха действует как окислитель, эффективно удаляя цвет пятна. Это позволяет отказаться от применения агрессивных химических реагентов, что делает метод более экологичным.
Идея исследования возникла после того, как в предыдущей работе ученые обнаружили, что облучение синим светом высокой интенсивности устраняет пожелтение в состарившихся полимерных смолах. Это натолкнуло их на мысль, что тот же принцип может быть применен и к тканям без повреждения материала.
Эксперимент состоял из двух этапов. Сначала исследователи в течение трех часов подвергали облучению синим светом пробирки с бета-каротином, ликопином и скваленом. Затем они нанесли сквален на образцы хлопчатобумажной ткани и нагрели их, чтобы имитировать застарелое пятно.
Далее ученые сравнили эффективность трех методов удаления этого пятна: обработка в ванне с перекисью водорода, воздействие синим светодиодным светом и облучение ультрафиолетовым (УФ) светом. Результаты показали, что обработка синим светом однозначно превзошла оба альтернативных варианта. Всего за 10 минут облучения желтый цвет от пятна, имитирующего пот, был значительно устранен.
Применение ультрафиолетового света оказалось контрпродуктивным. УФ-облучение не только не удалило пятно, но и привело к образованию новых соединений с желтым оттенком, усугубив проблему.
Дальнейшие тесты подтвердили, что обработка синим светом безопасна и эффективна для осветления пятен не только на хлопке, но и на шелке и полиэстере. Метод также успешно справился с загрязнениями, вызванными олеиновой кислотой, томатным и апельсиновым соком.
В будущем Сугахара и Ёнэда планируют провести дополнительные тесты на долговечность и безопасность технологии, прежде чем выводить ее на коммерческий рынок. Они считают, что светодиодная технология способна значительно продлить срок службы одежды.
При этом технология удаляет уже существующие пятна, но не предотвращает появление новых. Как заключают исследователи: «Избегать новых пятен от еды все равно будет вашей обязанностью».
