鞋垫吸湿除臭新方法——应用连续水解原理制作吸湿除臭鞋垫的探究

◆昆明市第三中学 沈艳华

人体脚掌有二十五万多条汗腺，加之被袜子和鞋子覆盖，脚掌更易出汗。刚排出的汗液呈酸性，如果汗液未及时干燥，其中含有的尿素分解会产生氨，从而使皮肤表面呈中性或碱性，一般细菌喜好中性偏碱性的环境，这就为细菌繁殖创造了适合的环境。当这些细菌分解皮肤的角质蛋白及汗液中的尿素、乳酸后，就会形成散发异味的各种代谢物。例如：金黄色葡萄球菌会将皮脂中的脂肪分解形成短链脂肪酸，产生酸味代谢物；汗液中的尿素被分解成氨，导致脚臭，等等。如果不加以控制，长期被细菌感染还会形成脚气。

基于脚臭和脚气的形成原因，我选取具备良好吸湿性的硅藻土作为鞋垫基质材料，让脚保持干燥。同时，利用药剂水解生成的甲醛作为抗菌试剂制成鞋垫，从根源上破坏细菌的生存环境。

一、探究原理

加成型硅橡胶耐湿、耐细菌，可耐受温度范围广，成型后有延展性，减震性强，是良好的鞋垫基材。

硅藻土具有极强的吸附性，我选择它作为鞋垫吸湿和吸附药粉的主材。

硫酸铝钾对多种革兰氏阴性、阳性球菌和杆菌、常见化脓菌等有较强的抑制作用。同时，硫酸铝钾能够吸水（止汗），在脚汗的溶液中水解呈酸性，为乌洛托品水解产生甲醛提供条件。

六亚甲基四胺（商品名为乌洛托品）是一类常见的皮肤杀菌剂，在酸性条件下，六亚甲基四胺水解能产生具有抗菌作用的甲醛。

云南有着丰富的中草药资源，我将云南中草药添加到抑菌药剂中，以获得更佳的杀菌效果。

二、制作吸湿除臭鞋垫

（一）确定药剂配比

1.实验准备

（1）将荆芥、当归、泽漆、糯饭果、金银花、木瓜、蜀椒、松木皮、艾草、硫酸铝钾用打磨机打碎成粉末。

图1 打磨中药粉

（2）将硅藻土在70 ℃的温度下烘烤6小时。

（3）准备适量质量分数为40%的乌洛托品溶液。

2.实验过程

（1）将液态硅胶做成固态硅胶空白实验样片。

（2）取荆芥14 g，当归9 g，泽漆14 g，糯饭果9 g，金银花9 g，木瓜9 g，蜀椒9 g，松木皮9 g，艾草9 g，混合为A组；取硫酸铝钾9 g、质量分数为40%乌洛托品溶液1 mL混合为B组。将A、B两组药品装入无纺布袋，并将一只穿了一周的普通鞋垫剪成8份，分别插入不同配比的药粉中。24小时后取出，利用“琼脂平皿扩散法”，用光学显微镜检查试样接触区域的细菌繁殖情况。根据显微镜下观察到的细菌数目确定不同比例的药粉杀菌效果,确定药剂最佳配比为mA∶mB= 8∶1。

（3）寻找硅胶、硅藻土和药剂的最佳配比。改变硅胶、硅藻土和药剂的配比做成不同的胶片，在湿度为47%的环境中，将胶片密封于袋子中10分钟、60分钟后再测湿度，确定三者最佳配比约为m药粉∶m硅藻土∶m硅胶= 1∶3∶6。

（二）制作鞋垫

将胶液在70 ℃环境中加热20分钟，凝固后将其剪切成鞋垫形状。我自制了两个尺寸相同的鞋垫套。其中一个鞋垫套放入自制的吸湿除臭鞋垫，制成实验垫；另一只放入普通鞋垫，制成对照垫。

图2 制作吸湿除臭鞋垫

三、吸湿除臭鞋垫效果测试

（一）除湿效果

在受测者同一双鞋的一只鞋内垫入实验垫，另一只鞋内垫入对照垫，实验环境为室温23 ℃，湿度56%。被测者在23 ℃的室内正常穿着4小时后将鞋子脱下，分别用湿度计同时测量鞋垫湿度，测得实验垫的湿度为68%，对照垫的湿度为75%，这表明吸湿除臭鞋垫的确有较好的吸湿作用。

图3 鞋垫湿度检测

（二）抗菌效果

在受测者同一双鞋的一只鞋内垫入实验垫，另一只鞋内垫入对照垫，三天后将实验垫和对照垫取下。取实验垫25 cm2，用生理盐水浸泡1小时后，用全新的细毛刷进行刷洗，收集刷洗后的溶液（以下称为实验液）。再以同样的方法将对照垫进行处理，并取得对照液。

在无菌环境下分别取等量的实验液与对照液用革兰氏染色液染色，观测短期内细菌的繁殖情况。进行24小时细菌培养后做定量接种，再次观察实验液和对照液中菌落的繁殖情况（如图4）。结果表明，对照液经革兰氏染色液染色后，油镜下可见其中有大量革兰氏阳性球菌、革兰氏阳性杆菌、革兰氏阴性杆菌，实验液中仅见少量革兰氏阳性球菌，说明实验垫有良好的抑菌作用。

图4 培养皿中菌落的繁殖情况

四、创新与推广

硫酸铝钾吸湿止汗，且水解溶液呈酸性，能促进乌洛托品水解产生甲醛，起到杀菌消毒的作用。考虑到硅藻土的比表面积比活性炭的大数千倍，利用其超强的吸附性，将其与中草药配伍，可制成吸湿除臭材料，加工剪裁后可做成鞋垫。这种鞋垫在使用期间无需洗涤（经测试，穿着一周不清洗，除菌效果仅降低8.7%），不用时放在阳光下暴晒或烘干，即可保持鞋垫的优良吸湿性。

若将本鞋垫放入不穿的鞋子内，也可以起到对鞋子的除湿和杀菌作用。由于本鞋垫所用药材均为食品级、药品级，因此无毒副作用。

以硅胶为载体、加入硅藻土和药剂的鞋垫的制作成本为每双大约12元。如果仅仅使用药剂熬煮、浸泡常规棉布鞋垫，一双鞋垫的使用成本不足2元，普通鞋垫在洗涤后可再次用药剂浸泡，多次使用，具有推广价值。

吸湿除臭鞋垫制作完成后，我对这项探究成果进行了推广，引起了很多师生的关注。之后，数名师生志愿者利用课余时间一共制作了600多双简易吸湿除臭鞋垫，送给其他师生以及云南省禄劝县九龙镇麻地村的贫困户。

图5 师生制作简易吸湿除臭鞋垫

图6 将简易吸湿除臭鞋垫送给云南省禄劝县九龙镇麻地村的贫困户