Тема учебно-исследовательской работы, возникшая, в прямом смысле, из воздуха. Из сухого воздуха. Все знают, как сохнет при низкой влажности воздуха кожа. Особенно это заметно по коже рук. Как "искрит" и "стреляет" все, к чему прикасаешься. А волосы - "дыбом". И смех, и грех....
Так вот тема: "Механизм действия антистатических средств" (непосредственно того, что мы обычно называем "антистатиком", независимо от коммерческого названия, а также кондиционеров для белья, можно захватить и кондиционеры-ополаскиватели для волос). Очевидно, что тема связана со статическим электричеством (СЭ).
Краткое описание методики выполнения опыта по оценке способности материалов одежды накапливать статические заряды.
Необходимый инвентарь на фото.
Дыроколом сделали бумажные кружочки и разбросали их по подкладке на стол (IKEA, Пройс). Энергично терли линейку об образец ткани или материала в течение 15 секунд (по таймеру). Затем проводили заряженной линейкой над бумажными кружочками на высоте около 1 см (самих кружочков не касались). Снимали с линейки прилипшие к ней в результате действия статического электричества кружочки и считали их. Повторяли опыт с одним образцом 5-8 раз, каждый раз снимая заряд с линейки (ударяли о край стола, затем медленно проводили вдоль линейки рукой). После каждого измерения и снятия заряда проводили тест на наличие зарядов на линейке - снова проводили ей над бумажными кружочками. Если на линейку не прилипали бумажные кружочки, то проводили следующее измерение. Если прилипали, то повторяли процедуру снятия заряда еще раз.
Так повторяли эксперимент с каждым образцом ткани (одежды). Затем вычислили средние величины и сравнили их.
Затем "антистатическая часть" - эти же материалы (ткани, отделочные материалы, полимерные покрытия и т.д.) обрабатываем несколькими видами антистатиков с известным составом.
1. Определяем, одинаково ли разные материалы (не только ткани, но и разные пленки, покрытия и т.д.) накапливают СЭ;
2. Устанавливаем, одинаково ли хорошо снимают СЭ разные виды антистатиков-аэрозолей - обрабатываем те же материалы, что исследовали в п.1, и повторяем;
3. Изучаем состав и пытаемся с помощью литературы разобраться, какую функцию выполняет тот или иной компонент и механизм действия антистатиков, в целом;
4. Изучаем литературу на предмет того, какие антистатические средства использовали наши предки, может быть, настои каких-то растений, или бытовых веществ;
5. Если есть возможность, ставим модельный опыт, демонстрирующий антистатическое действие чего-нибудь (одного из компонентов промышленных антистатиков или того, что вы нашли в литературе);
6. То же самое с жидкими антистатиками - например, кондиционерами для белья.
И в заключение немного теории - информации для размышления (и, соответственно, источники литературы, необходимые при оформлении работы на конкурс или НПК).
Способность электризоваться может быть снижена или вовсе устранена, если повысить влажность волокон. Так как некоторые из них сами по себе плохо удерживают влагу, их надо обработать специальными ПАВ, образующими на поверхности волокон тончайшую пленку, способную удерживать воду. Такая пленка вместе с поглощенной ею водой снижает электрическое сопротивление тканей, в результате чего электризация уменьшается или исчезает вовсе. Подобная обработка называется антистатической.
(Юдин А.М., Сучков В.Н., Коростелин Ю.А. Химия для вас. - М.: Химия,1985, с.110)
Хлопчатобумажные и льняные ткани в естественных условиях имеют достаточно высокую влажность, и поэтому практически не электризуются. Шерсть и особенно синтетические волокна, напротив, склонны к электризации. Из волокон, накапливающих положительный заряд, на первом месте стоят капрон и найлон, далее идут шерсть и шелк. Из волокон, способных накапливать отрицательный заряд, выделяются нитрон, лавсан и ацетатные волокна (Прим. Современные названия могут отличаться, например, лавсан на этикетках может быть обозначен как полиэтилентерефталат, полиэтиленгликольтерефталат, ПЭТ, ПЭТФ, полиэфир, полиэстер, мерсилен, майлар).
(Юдин А.М., Сучков В.Н., Коростелин Ю.А. Химия в быту. - М.: Химия, 1981, с.33)
И наконец, о кондиционерах. Не задумывались ли вы, почему кондиционер для белья нужно добавлять в конце стирки, а не одновременно с моющим средством в начале?
Кондиционеры для белья - это химические вещества, которые остаются на ткани после стирки. В основном это катионные поверхностно-активные вещества, соединения четвертичного аммония. Когда вы наносите на мокрую ткань кондиционер, его положительные ПА-ионы притягиваются к отрицательно заряженным волокнам и прочно соединяются с ними. Анионные ПАВ отталкиваются мокрой тканью, а катионные притягиваются к ней и делают ее мягче. Эти молекулы облепляют каждое волокно каждой ниточки ткани, создавая маслянистое покрытие. Однако положительный заряд четвертичных соединений аммония плохо совместим с отрицательным зарядом анионных моющих средств. Оказавшись в одном растворе, ионы разных типов притягиваются и могут слипаться. Чтобы этого не произошло, их надо изолировать друг от друга, поэтому принято добавлять кондиционеры на стадии полоскания или сушки, а при мытье волос пользоваться отдельным ополаскивателем.
(Блумфилд Л.А. Как все работает. Законы физики в нашей жизни. Пер. с англ. - м.: Изд-во АСТ: CORPUS, 2016, с.644-646.)
Больше про научно-исследовательские работы школьников по естественным наукам (идеи, формы организации работы с юными исследователями их группами поддержки, адаптированные для детских работ методики (как из занимательных опытов, так и из практикумов для средних и высших УЗ), структура, литература, особенности оформления, информация о конкурсах Малых академий наук, электронных СМИ и т.п.), а также множество интереснейших фактов из химии, физики, биологии, экологии, наук о человеке и здоровом образе жизни в https://vk.com/club134922633, открытая группа Есения (ЕСтЕственно-Научные ИсследованиЯ)