用泡沫作關鍵字搜尋了部落格,只有在一篇文章裡有提到泡沫的用處(發泡沫劑的添加目的在於使介面活性劑等有效物質能夠較黏稠地附著在頭髮上,達到作用完全的程度)。
只是搜尋網路上的文章,大都會看到「泡沫越綿密,與肌膚的摩擦力越小」、「纖細的泡沫能緩和頭髮間的摩擦」…等。請教過讀機械的朋友,他們認為泡沫雖然讓反應表面積增加,但每一個小單位的摩擦係數、物體質量、重力加速度並沒有改變,所以除非施的力變大了,否則摩擦力還是一樣,沒有泡沫越綿密,摩擦力就越小的說法。
查了一些有關解釋摩擦力的物理觀念,則是提到「當兩物體靠近時,真正的接合面遠小於我們巨觀以為的表面(甚至相差10的四次方)。真正的接合面間會互相吸引,而且接合面的面積會正比於兩接觸面的正向力,與物體外觀的接觸面積無關,但與實際的接觸面積有關。介面的實際接合面積,介面間凹凸的情形與小區塊被移轉等都會影響摩擦力。」
我一開始的想法則是泡沫綿密,導致與接觸摩擦的表面積變大,所以摩擦力應該跟著提高了,進而讓清潔力提高。
後來則是認為因為泡泡之間的摩擦係數比皮膚之間小,隔著一層厚厚的泡泡洗臉(或頭髮)時,就會像是泡泡跟泡泡在摩擦,而不是皮膚跟皮膚、頭髮跟頭髮在摩擦,摩擦力自然就比較小。讀機械的朋友說法則是泡泡改變了皮膚與皮膚、頭髮與頭髮的摩擦係數。但這樣的改變究竟是讓摩擦力變大還是變小,我們都不知道Orz
只是有時候臉或頭髮比較髒導致泡泡比較少時,感覺就要花比較多力氣才能推得動。泡泡多的時候,就可以很省力的在臉上或頭髮上滑過來滑過去。
最 後祝宋 醫師3/23的演講順利。
答:
我不是保養品成份研究出身,是皮膚專科醫師,藉由皮膚科學與高中、大學時期的化學、物理基礎,去理解保養品成份的「基本」原理。
所謂「基本」的意思,比方說,我知道太陽每天自東至西運行,完全是因為地球由西向東自轉的結果。如果您問我「那每天的自轉角度如何?春分與夏至、秋分與立冬有什麼特別的轉速或轉角情形?」
很抱歉,我沒有辦法提供細則。但是我可以根據地球與太陽的吸引力、相對仰角造成的日照差異做猜測。相關知識愈豐富,「猜測」愈準確—所以人生很有趣,愈認真生活,累積愈多經驗,就會變成「辣的薑」!
您的問題看起來,其實應該是「常識的延伸」—換句話說,我應該有能力回答。
1 無論如何,皮膚/皮膚與頭髮/頭髮間的摩擦力,一定會大於泡沫/泡沫(油脂/介面活性劑/水/發泡劑混合物)間的摩擦力。這就是為什麼我們在按摩時,要使用按摩油,就是為了產生按摩效果,但是避免摩擦傷害(至於按摩精油吸收後的效果,那是另外一個層次的討論。基本上是「摸蛤兼洗褲」的概念~)。也就是說,「以同樣的力量,乾搓澡與沐浴乳之間,前者的摩擦力一定比較大」。
2 愈綿密的泡沫,通常代表發泡劑/油脂(還是其它成份?)相對於水的濃度較高—請想一想肥皂泡泡,比較稀的肥皂水,發泡數量較少,持續時間也較短—比較高的物質濃度本來就會增加摩擦力。所以「較綿密的泡泡,摩擦力一定大於較稀薄的泡泡」。換句話說,您提到「真正的接合面間會互相吸引,而且接合面的面積會正比於兩接觸面的正向力」是對的。
3 您的朋友說「每一個小單位的摩擦係數、物體質量、重力加速度並沒有改變,所以除非施的力變大了,否則摩擦力還是一樣」是對的,但是「沒有泡沫越綿密,摩擦力就越小的說法」是錯誤的推論。當「泡沫越綿密」的時候,總面積就會因此變大—一個每邊為2公分的正方體,體積是2*2*2=8立方公分;總接觸面積是2*2*6=24平方公分;八個每邊為1公分的正方體,總體積也是8*1*1*1=8立方公分,但是總接觸面積變成1*1*6*8=48平方公分,是原來的二倍。換句話說,直徑愈小(泡沫越綿密),總面積愈高,總磨擦力愈大。況且這樣的討論,還忽略了「只有較濃稠的液體,才能形成較綿密的泡沫」這個因素。如果加上「濃稠液體」因素,上例中的摩擦力上升顯然不僅僅是二倍而已。
4 「臉或頭髮比較髒導致泡泡比較少時,感覺就要花比較多力氣才能推得動」的觀察也是對的,可是這未必代表「泡沫幫助了潤滑」。我的意思是說,一瓶洗面乳/洗髮乳內含了「油脂+水+介面活性劑+發泡劑」;造成潤滑的部分應該是油脂或水,或者是乳化的混合體,應該不是發泡劑。
我記得解釋過,當皮膚/頭髮的污垢太多時,會消耗掉許多的清潔成份(單純只是介面活性劑?還是介面活性劑作用後的乳化合體?),這時候發泡劑無法與足夠的清潔成份產生作用—因為後者殘存不多—所以發泡能力下降。這時候覺得澀澀的可能因為乳化合體的消耗太多,而非發泡太少—這二確實有因果關係,然前者是因,後者是果。
5 從上面幾點討論的結果,您的問題中「泡泡改變了皮膚與皮膚、頭髮與頭髮的摩擦係數」是確定的,但是「油脂改變了皮膚與皮膚、頭髮與頭髮的摩擦係數」會更正確些。這樣的改變一定是使摩擦係數變小。
6 至於泡沫細緻的部份,我想應該是一個類似「平均分布曲線」的凸形狀態—當水中的乳化劑與發泡劑增多,潤滑度會隨之上升,摩擦係數因此下降。等到某個臨界點後,太多的乳化劑與發泡劑反而使得溶液過稠,會因此增加摩擦。但是後者的情況幾乎不可能發生在洗面乳/洗髮精的現實案例中—如果您覺得洗面乳太稠,難道不會下意識地加水嗎?
謝謝您的祝福—雖然我的powerpoint還沒做好…