也許你還記得某次春晚魔術(shù)表演，魔術(shù)師讓助手或者主持人上杯子，然后往杯子里倒水，一邊念念有詞，說(shuō)你可要看好了，篤悠悠把杯子倒扣過(guò)來(lái)，發(fā)現(xiàn)：竟然沒(méi)有水流出。

以上情景，如果在一個(gè)材料出身的人看來(lái)，要做到把水變沒(méi)有了也許并非難事，他只需要在杯底放一片SAP就行了。SAP乃Super Absorbent Polymer的縮寫(xiě)，意為超強(qiáng)吸水性聚合物，或者也被叫做高吸水樹(shù)脂、超強(qiáng)吸水性高分子。不必被這些名字給鎮(zhèn)住了，得到這個(gè)聽(tīng)起來(lái)很高級(jí)的魔術(shù)道具其實(shí)毫不麻煩，你只要去超市買(mǎi)一包紙尿褲就行了。

好，暖場(chǎng)部分結(jié)束，還是讓我們言歸正傳，從頭來(lái)看看本文真正主角SAP的身世吧。

在早期，人類(lèi)日常生活中凡涉及吸濕、吸水、止血之用，只能依賴(lài)于棉花等天然纖維，但顯然它們干的活并不那么讓人滿(mǎn)意：吸水量不是很大（最多也就是20倍左右），而且吸完之后，若受到壓擠，液體還是會(huì)回滲出來(lái)，有時(shí)會(huì)造成意想不到的污染。

度過(guò)了漫漫長(zhǎng)夜，對(duì)超吸水材料的呼聲日漸高漲，美國(guó)農(nóng)業(yè)部的Northern Regional Laboratory實(shí)驗(yàn)室1961年成功申請(qǐng)了一個(gè)專(zhuān)利，稱(chēng)他們用一種“接枝”的特殊聚合手法，做出了一種丙烯酸單體合成的高分子聚合物，它能夠吸收400倍于己身質(zhì)量的水！更妙的是，吸進(jìn)去的水不會(huì)因?yàn)橥饨鐗毫Φ淖饔枚貪B。這一發(fā)明立刻吸引了全世界工業(yè)家的目光，于是合成、加工等各項(xiàng)技藝都開(kāi)始精進(jìn)，原被寄望于改良土壤保濕性的新型功能材料進(jìn)入日常民用也指日可待。1978年，UniCharm開(kāi)創(chuàng)性地首度將這種材料用于女用衛(wèi)生巾，而1982年左右，歐洲市場(chǎng)上出現(xiàn)了加有這種材料的嬰兒紙尿褲，此后UniCharm和美國(guó)的P&G都很快開(kāi)始了這方面的研發(fā)。

不管是用于土壤保濕，還是用于生活衛(wèi)生，這些超強(qiáng)吸水性物質(zhì)統(tǒng)統(tǒng)都屬于高分子家的重量級(jí)寵兒SAP。

SAP材料不溶于水和有機(jī)溶劑，經(jīng)過(guò)這些年的改良，功能也一再得到極大提升，吸水量通?？蛇_(dá)自身重量的500～2000倍，最高可達(dá)5000倍。它吸水后立即溶脹為水凝膠，能夠?qū)⑺志o緊鎖住，而使用后的SAP經(jīng)過(guò)干燥，吸水能力仍可以恢復(fù)，也就是可以重復(fù)利用。為何如此神奇呢？

從化學(xué)結(jié)構(gòu)上來(lái)分析，超強(qiáng)吸水性聚合物是分子中含有親水性基團(tuán)和疏水性基團(tuán)的交聯(lián)型高分子。也就是說(shuō)，它“身上”有一部分看到水就會(huì)歡天喜地地迎上去，而另一部分則狠狠地把頭別開(kāi)，這兩部分正好處于一條長(zhǎng)鏈的兩端，于是造成了非常有趣的一些性質(zhì)。請(qǐng)想象一下，當(dāng)SAP分子們遇見(jiàn)H2O分子們，親水端定會(huì)不顧一切地想和對(duì)方套近乎，把它們團(tuán)團(tuán)圍住。這一端的金屬離子和水分子形成配位水合，含氧原子的負(fù)離子基團(tuán)又通過(guò)一種叫做“氫鍵”的化學(xué)鍵抓住另外一些水分子，而疏水端正好露在了外頭，形成一圈屏障。不知不覺(jué)中，它們已經(jīng)和吸進(jìn)來(lái)的水結(jié)合成為一個(gè)整體，你中有我，我中有你。

比起僅僅通過(guò)毛細(xì)管作用吸水的棉花來(lái)說(shuō)，SAP的手段要高明得多，請(qǐng)記住這條真理：就囚禁效果而言，抓住敵人以后想辦法把它們變成自己人，比起僅僅將它們關(guān)在牢房里，其實(shí)要好得多。

但，結(jié)合只是故事的部分，而非故事的全部，就像所有的童話(huà)在說(shuō)到“王子和公主舉行了盛大的婚禮”就戛然而止一樣，這樣子對(duì)讀者根本是不負(fù)責(zé)的，其實(shí)后面還有更多有待挖掘的意味深長(zhǎng)呢。

細(xì)心的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，能夠通過(guò)和親水性基團(tuán)之間發(fā)生水合而吸附在高分子聚合物周?chē)乃肿?，其厚度充其量最多不過(guò)2~ 3層，第一層水分子是由親水性基團(tuán)與水分子形成的配位鍵或氫鍵的水合水，第二或三層則是水分子和水合水形成的氫鍵結(jié)合層。3層以外，里面的分子們也有點(diǎn)鞭長(zhǎng)莫及了，則如此計(jì)算一下，１克高分子連抓帶鎖的水最多不過(guò)15克左右。這個(gè)數(shù)字只不過(guò)與棉花、海綿的吸水量相當(dāng)，與其實(shí)際吸水量比起來(lái)，相差１～２個(gè)數(shù)量級(jí)，差距如此之大，可見(jiàn)一定還有其他機(jī)制在發(fā)揮作用。

繼續(xù)考察，終于找到了SAP吸水如此之強(qiáng)的原因所在：只有形成勾肩搭背的高分子，也就是交聯(lián)出一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能夠?qū)ξ姓嬲呢暙I(xiàn)。未經(jīng)交聯(lián)基本上沒(méi)有吸水功能；少量交聯(lián)后，吸水率則會(huì)成千上百倍地增加；不過(guò)，隨著交聯(lián)度增加，吸水率反而下降，這是因?yàn)槊芏忍罂障毒蜏p少了，水分子也不易擠進(jìn)來(lái)。實(shí)驗(yàn)證明，保持適量交聯(lián)才有利于吸水能力的提高。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)同時(shí)也是造成這種材料不會(huì)被水浸濕成一灘面糊糊的重要保障，這和抗洪搶險(xiǎn)的時(shí)候，大家手拉手站著就不會(huì)被水給卷走是一個(gè)道理。據(jù)測(cè)定，當(dāng)網(wǎng)格的有效鏈長(zhǎng)為10-9~10-10米時(shí)，這種材料具有最大的吸水性。

上個(gè)世界七八十年代幾乎是全球規(guī)模的嬰兒潮，對(duì)推動(dòng)SAP在紙尿褲領(lǐng)域的普及起到了至關(guān)重要的作用，它所具有的優(yōu)異吸水性能，為很多上班族媽媽提供了難以替代的便利。

作為一類(lèi)高分子電解質(zhì)，水中鹽類(lèi)物質(zhì)的存在實(shí)際上會(huì)很大程度地影響SAP的吸水能力，在一定程度上也限制了它的應(yīng)用。所以這些年來(lái)的相關(guān)研究，基本上都把重點(diǎn)放在提高超吸水性聚合物對(duì)含鹽液體（尿液、血液、肥料水等）的吸收能力之上，也取得了不錯(cuò)的成績(jī)，有些著名品牌的吸尿量可以達(dá)到50倍左右，就平常應(yīng)用來(lái)說(shuō)已經(jīng)綽綽有余。