任猛 左秋杰

合肥美菱股份有限公司 安徽合肥 230001

作為常用家用電器，洗衣機(jī)種類(lèi)多，常見(jiàn)的有滾筒和波輪洗衣機(jī)，另外還有電磁、臭氧以及超聲波洗衣機(jī)等[1]。種類(lèi)不同，其主要洗衣原理也不盡相同。例如：電磁洗衣機(jī)上洗滌頭配有電磁圈，電磁圈產(chǎn)生微震，在清洗過(guò)程中，污漬與衣物之間迅速脫落；臭氧洗衣機(jī)利用臭氧泵在洗衣機(jī)中產(chǎn)生臭氧環(huán)境，利用臭氧的氧化作用分解污垢中的有機(jī)物分子[2]。特點(diǎn)是清洗過(guò)程中無(wú)需洗衣劑，能夠節(jié)省使用成本，缺點(diǎn)是洗凈度難以保證，另外臭氧濃度較高時(shí)對(duì)于身體有傷害。

隨著物理學(xué)以及物理化學(xué)等學(xué)科的進(jìn)步，人們發(fā)現(xiàn)水并不是以分子形式獨(dú)立存在的，而是由氫鍵結(jié)合而成具有特殊構(gòu)造的物質(zhì)，此種結(jié)構(gòu)直接影響水的表面活性[3]。本文提出的靜電技術(shù)是利用高壓靜電條件下能夠破壞水分子團(tuán)之間的氫鍵，使水多以小分子形式存在，同時(shí)水分子在靜電場(chǎng)條件下被電離，該狀態(tài)下（水多以小分子和離子形式存在）水界面張力增大，滲透作用增強(qiáng)，在清洗過(guò)程中，水分子更容易滲透在衣物與污垢之間，使污垢脫落，達(dá)到清洗的目的。同時(shí)電場(chǎng)產(chǎn)生的離子環(huán)境對(duì)于異味以及細(xì)菌具有較強(qiáng)的去除作用，對(duì)于用戶(hù)健康具有一定的保護(hù)作用。本文圍繞高壓靜電對(duì)于水分子結(jié)構(gòu)及特性的影響，討論高壓靜電技術(shù)在洗衣機(jī)中的應(yīng)用方法。

1 靜電場(chǎng)對(duì)于水分子結(jié)構(gòu)狀態(tài)影響

1.1 靜電場(chǎng)對(duì)于水分子結(jié)構(gòu)影響

水分子是極性分子，在水中多以氫鍵形式連接，以動(dòng)態(tài)水分子團(tuán)結(jié)構(gòu)存在[4]。在靜電場(chǎng)的作用下，水分子團(tuán)之間的氫鍵在外界電場(chǎng)作用下產(chǎn)生振動(dòng)，破壞氫鍵，水分子團(tuán)變小。同時(shí)，電場(chǎng)會(huì)電離水分子，產(chǎn)生負(fù)離子，如圖1所示。

1.2 靜電條件下水分子理化狀態(tài)

氫鍵的斷裂，導(dǎo)致水分子團(tuán)變小。同時(shí)在電場(chǎng)的持續(xù)作用下，水分子被電離產(chǎn)生離子，導(dǎo)致分子鏈條較窄、較短。分子團(tuán)的減小，分子結(jié)構(gòu)的改變直接導(dǎo)致水分子之間的作用力減小，界面張力增大，滲透能力也相應(yīng)增強(qiáng)。同時(shí)小分子水由于脫離了氫鍵的束縛，其溶解能力增強(qiáng)，如圖2所示。

一般而言，小分子水以及帶電水分子的穩(wěn)定性較差，很難長(zhǎng)時(shí)間獨(dú)立存在。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，可通過(guò)持續(xù)的靜電場(chǎng)使水分子產(chǎn)生共振，將水劃分為小分子團(tuán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行水的活化，進(jìn)而維持小分子水的穩(wěn)定性。

2 靜電技術(shù)在洗衣機(jī)中應(yīng)用研究

2.1 傳統(tǒng)洗衣機(jī)存在的問(wèn)題

普通洗衣機(jī)痛點(diǎn)：（1）使用洗衣劑作為清洗介質(zhì)，多數(shù)洗衣劑中含有污染，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染；（2）洗衣機(jī)在使用過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致異味以及細(xì)菌的積累，損害消費(fèi)者身體的健康；（3）清洗時(shí)需要添加不斷添加洗衣劑，綜合使用成本較高。

2.2 靜電技術(shù)對(duì)于傳統(tǒng)洗衣機(jī)的改進(jìn)

針對(duì)傳統(tǒng)概念洗衣機(jī)的痛點(diǎn)，洗衣機(jī)靜電技術(shù)是在普通洗衣機(jī)中增加靜電釋放裝置，在洗衣機(jī)內(nèi)筒形成靜電場(chǎng)環(huán)境。在衣物清洗過(guò)程中，靜電裝置通電產(chǎn)生電場(chǎng)，直接作用于水，水分子在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生共振。水分子間氫鍵在共振力的作用下受到破壞，分子間的作用力減小導(dǎo)致滲透能力增強(qiáng)，水更容易滲透在衣物與污垢之間，伴隨著衣物的攪動(dòng)，污垢脫落難度減小，同時(shí)，水的溶解性能更強(qiáng)能夠加速污垢的溶解與脫落。與此同時(shí)，靜電場(chǎng)在洗衣機(jī)內(nèi)部形成負(fù)離子環(huán)境，負(fù)離子能夠聚集并清除異味，同時(shí)對(duì)于細(xì)菌具有較強(qiáng)的滅殺能力，如圖3所示。

圖1 水分子之間氫鍵示意圖

圖2 靜電條件下水分子狀態(tài)

圖3 靜電釋放裝置的安放位置及測(cè)試圖

圖4 金屬內(nèi)筒對(duì)于靜電場(chǎng)強(qiáng)度影響

圖5 清洗效果對(duì)比（作為普通洗衣機(jī)，右為靜電洗衣機(jī)）

2.3 靜電裝置的安裝與使用

實(shí)際應(yīng)用中，以滾筒洗衣機(jī)為例，洗衣機(jī)滾筒分為塑料外筒和金屬內(nèi)筒。當(dāng)放電裝置安裝在洗衣機(jī)外殼以及外筒中上部位置時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度為1mV左右；當(dāng)放電裝置安裝在塑料外筒底部位置時(shí)，靜電場(chǎng)強(qiáng)度為700mV以上，相差幾百倍之多，主要原因是金屬內(nèi)筒會(huì)導(dǎo)致電場(chǎng)的屏蔽，而金屬內(nèi)筒底部位置往上延伸大概7cm高度為塑料材質(zhì)，將電場(chǎng)釋放裝置安裝在塑料外筒，靠近該位置可降低金屬內(nèi)筒的屏蔽效果，如圖4所示。

同時(shí)在實(shí)際操作時(shí)，為避免發(fā)生安全事故，通常將放電裝置表面做絕緣處理。而金屬內(nèi)筒的實(shí)際電場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)低于安全電壓36V，因此靜電技術(shù)在洗衣機(jī)中使用安全隱患較小。

2.4 靜電裝置使用效果

洗凈比反映洗衣機(jī)潔凈衣物的能力，常作為評(píng)價(jià)洗衣機(jī)清洗能力的一個(gè)重要指標(biāo)。其計(jì)算方法：洗衣機(jī)的洗凈率與參比機(jī)的洗凈率的比值。洗凈率是衣物清洗前后反射率的比值，通常情況下，洗凈比值越高，說(shuō)明洗衣機(jī)的潔凈程度越高。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)：使用靜電技術(shù)洗衣機(jī)的洗凈比為1.0以上，而普通冰箱的洗凈比為0.8左右，說(shuō)明靜電技術(shù)在效果上可以更好的實(shí)現(xiàn)衣物的清洗，洗滌效果對(duì)比如圖5所示。

3 結(jié)論

綜上所述，靜電技術(shù)在洗衣機(jī)中應(yīng)用在理論上以及技術(shù)上都能夠?qū)崿F(xiàn)清洗功能。從清洗過(guò)程中進(jìn)行的電壓檢測(cè)效果來(lái)看，靜電技術(shù)安全隱患較小，耐用性較強(qiáng)；靜電裝置可實(shí)現(xiàn)普通洗衣機(jī)難以解決的異味以及細(xì)菌問(wèn)題，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝拆卸，在各種洗衣機(jī)均可使用，通用性好。靜電技術(shù)在洗衣機(jī)中的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)洗衣機(jī)的替代，未來(lái)具有較好的發(fā)展前景。

[1] 夏路華. 洗衣機(jī)發(fā)展研究及控制電路設(shè)計(jì)[J]. 科技創(chuàng)新，2017（14）：160-163.

[2] 張繼紅. 臭氧技術(shù)及其在洗衣機(jī)上的應(yīng)用[J]. 安徽科技，1999（05）：38.

[3] 葉春苗. 高壓靜電場(chǎng)保鮮技術(shù)原理及應(yīng)用現(xiàn)狀研究[J]. 農(nóng)業(yè)科技與裝備，2016（6）：58-59.

[4] 方勝，李里特. 靜電場(chǎng)對(duì)番茄保鮮工程的影響[J]. 食品科學(xué)，1997（1）：5-9.