纸尿裤前后示意图，纸尿裤区分前后示意图

“哎呀，尿布又湿了，真难受，快给我换换吧！”宝宝用哭声向父母通报自己的苦衷。这种靠哭声传递信息的技能一直流传很久很久，直到尿不湿出现了。没错不是尿布湿了，而是尿不湿了。

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“哎呀，尿布又湿了，真难受，快给我换换吧！”宝宝用哭声向父母通报自己的苦衷。这种靠哭声传递信息的技能一直流传很久很久，直到尿不湿出现了。没错不是尿布湿了，而是尿不湿了。

尿不湿的起源

我们印象中的宇航员都是图中这样的，他们翱翔太空，探索宇宙。但其实他们和我们一样也需要吃饭、睡觉、上厕所。凡事总有意外，穿上厚厚太空服的宇航员在执行任务的时候突然来了尿急，岂不是只能尿裤子。

别笑，这样的意外真的发生过。1961年，苏联宇航员加加林要步入发射舱时突感尿急，只好下来顺着太空服的管子向外排尿；同年，在飞船里迟迟不能发射的美国宇航员谢泼德也遭遇了尿急，指挥官命令他尿在太空服里。

还好，这个问题很快得到解决。80年代的时候，“太空服之父”华人唐鑫改进了太空服，加入了高分子吸收体，发明了能吸水1400毫升的纸尿片。没错，这种纸尿片后来转为了民用，就是我们耳熟能详的尿不湿。

尿不湿的秘密

传统的尿布所用材料多为棉布，对水的吸收方式为物理吸附，一旦压力过大，吸收的水会流出。尿不湿则完全不同，尿不湿中的高分子吸收层可以采用化学吸附的方式，将吸收的水分变为自身的一部分，即使受到外界的压力，水分也不会流出。

高吸水树脂材料三维网络结构

高分子吸收层就是一种高吸水树脂材料。那么问题来了，高吸性水树脂究竟是什么东西呢？高吸水性树脂简称（SAP）是一种经轻度交联而形成的三维空间网络状聚合物，其网络结构如图所示，是一种具有亲水性但不能在水中溶解而只能发生溶胀的高分子材料。

说到这儿，大家可能已经有些不耐烦了。其实简单的说高吸水树脂其实就是一种具有强吸水性，强保水性的材料。

SAP水解电离

吸水能力

高吸水性能源于SAP 的亲水性基团。当SAP遇水时，其表面的亲水性基团首先与水分子进行水合作用形成氢键。然后，在水分子的作用下树脂中的极性基团电离，就像图中的那样。电离产生的阳离子在水中为可移动离子，而阴离子固定在高分子链的骨架上。阳离子受到阴离子的作用只能在SAP内部移动，造成SAP内外产生渗透压，在渗透压的作用下，外部水分进入到SAP内。

吸水溶胀后的SAP

这还没完，SAP的吸水能力可达自身重量的500～2000倍，最高可达5000倍。其中的奥秘就在于SAP的三维网络结构就像一个气球一样，随着吸水的增多会发生膨胀。随着进入吸收水分的增多，SAP中电离出的阴离子也开始增加，高分子链骨架上的阴离子之间发生同性相斥的作用使得SAP网络结构出现扩张（喝的太多喝出啤酒肚）。

保水能力

除了吸水能力强之外，SAP 还具有强大的保水能力。水分子进入到进入SAP内部的水分一部分受到氢键的作用被叫做“结合水”，另一部分可以“自由水”和“束缚水”的形式存在。

水分子受到SAP网络结构影响示意图

结合水受到了氢键的作用，不容易与SAP分离，而束缚水和自由水则受到了SAP三维网络结构的影响，不容易移动，所以即便受到了一定压力，也不会脱水。

说了这么多，具体的效果如何呢？台湾的国立科学工艺博物馆曾经做了这样一个实验。

将尿不湿内的白色粉末倒入烧杯中，然后在烧杯中倒入水，一分钟后神奇的事情发生了，所有的水都不见了，出现了一堆晶莹剔透的物质（虽然像冰，但绝对不是冰），这是SAP吸水后的样子，被叫做水凝胶。

ps:想象一下未来人人都有一个尿不湿的场景。。。。。。。。。

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